Физика частично упорядоченных сред
Автор программы: д. ф.-м. н., Долганов П.В.
Цель дисциплины: дать студенту систематические знания по физике частично упорядоченных сред, и обучить физическим методам с использованием микроскопического и феноменологического подходов к рассмотрению различных явлений физики частично упорядоченных сред.
Задачи: развитие у студентов навыков мышления, основанного на современных физических представлениях, умения анализировать и решать задачи по физике частично упорядоченных конденсированных сред, свободно владеть основными понятиями, определениями и терминологией в изучаемой области физики.
Краткое содержание дисциплины:
1 |
Типы конденсированных сред. Понятие о частично упорядоченных средах. Типы частично упорядоченных сред, аморфное состояние, жидкие кристаллы, пластические (ротационные) кристаллы, частично упорядоченные полимерные структуры. |
2 |
Упорядочение в конденсированном состоянии вещества. Типы упорядочения в неорганических и органических средах. Межатомные и межмолекулярные связи. |
3 |
Параметр порядка, способы измерения степени ориентационного упорядочения в органических средах. |
4 |
Оптические свойства конденсированных упорядоченных и частично упорядоченных сред. Оптическая индикатриса. Связь оптических свойств среды с симметрией. Оптические методы исследования конденсированных сред. |
5 |
Хиральность. Хиральные структуры. Структуры, образованные в результате конкурирующих взаимодействий, фрустрации. |
6 |
Поведение жидкокристаллических термотропных и полимерных структур во внешнем поле. Эффект Фредерикса. Электрооптика частично упорядоченных сред. Жидкокристаллический дисплей. Раскрутка спиральных органических структур внешним полем. |
7 |
Переходы с изменением структуры в частично упорядоченных средах. Связь симметрии с возможными типами переходов. Пространство параметра порядка. Спонтанное нарушение симметрии. Голдстоуновские моды в различных системах. |
8 |
Фазовые переходы I рода в частично упорядоченных средах. «Слабые» фазовые переходы I рода. Модель Ландау – де Жена. Метастабильные состояния. Трикритическая точка. Переходы во внешнем поле. Образование зародышей. Критический радиус. |
9 |
Переход нематик – изотропная жидкость. Теория Онсагера. Приближение Флори. Теория самосогласованного поля Майера – Заупе. |
10 |
Точечные топологические дефекты. Топологический заряд. Взаимодействие топологических дефектов. Линейные дефекты. Дисклинации. Процесс Вольтерра. 2π-стенки, π-стенки. Влияние поляризации жидких кристаллов на конфигурацию дефектов. |
11 |
Дислокации в частично упорядоченных средах. TGB-фазы. Структуры с ориентационно упорядоченными связями. Переходы Костерлица-Таулесса, дислокационное плавление. |
12 |
Фракталы. Фрактальная размерность полимеров. Биополимеры. Амфифильные молекулы. Мицеллы, лиотропные жидкие кристаллы. |
13 |
Влияние поверхности на структуру и фазовые переходы. Системы ограниченной геометрии. Поверхностное и объёмное плавление, поверхностная и объёмная кристаллизация. Послойные переходы утоньшения. Стабильность тонких пленок. |
14 |
Фотонные кристаллы. Примеры фотонных кристаллов, фотонные кристаллы в живой природе. Взаимодействие света с пространственно модулированной структурой. Дисперсия фотонов. Запрещенные фотонные зоны. |
15 |
Взаимодействие и самоорганизация частиц в частично упорядоченной среде. Топологические диполи и квадруполи. Образование упорядоченных структур из частиц. Управление взаимодействием и самоорганизацией частиц в жидких кристаллах. |
Общая трудоемкость дисциплины: 2 зачетные единицы.
Форма промежуточной аттестации: зачет.