Анотація до роботи:

Денисова О.С. Квазірівноважні та транспортні властивості збуджених одновимірних систем. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.02 – теоретична фізика. – Інститут магнетизму НАН України та МОН України, Київ, 2005.

До захисту подані результати досліджень, які викладені в 6 нау-кових статтях. Побудовані термодинамічна теорія збудженої смугової доменної структури в неоднорідних магнітних плівках з великою перпендикулярною анізотропією та динамічна теорія детерміністич-ного транспорту іонних ланцюжків у несиметричних періодичних потенціалах. Показано, що збуджена смугова доменна структура є термодинамічною системою, що характеризується ефективною, а не термодинамічною температурою, яка на декілька порядків може перевищувати кімнатну. Встановлено критерій плавлення такої домен-ної структури в змінному магнітному полі. Всебічно досліджено детерміністичний транспорт ланцюжка взаємодіючих заряджених частинок, який знаходиться в періодичному асиметричному потенці-алі (пилоподібному або гладкому, складеному з двох просторових гармонік) та збуджується поздовжнім електричним полем. Знайдено критерій дрейфу такого ланцюжка та аналітично й чисельно показано, що у випадку сильного згасання для обох типів потенціалів можливе існування тільки двох видів транспорту: гармонійного та субгармонійного.

У даній дисертаційній роботі використана концепція ефективної температури нетермодинамічних збуджених систем для побудови термодинамічної теорії квазірівноважних властивостей збуджених одновимірних систем ланцюжкового типу, які взаємодіють з випадковим потенціалом. У рамках цієї теорії вперше пояснені основні особливості ефекту зменшення періоду збудженої СДС у плівках магнітних діелектриків з перпендикулярною анізотропією. Також вперше розвинена динамічна теорія транспортних властивостей збуджених ланцюжків, які взаємодіють з асиметричним періодичним потенціалом, і з її допомогою всебічно вивчені умови виникнення і характер спрямованого руху іонних ланцюжків, що збуджуються поздовжнім змінним електричним полем в упорядкованих структурах.

Найбільш важливими результатами дисертації є такі:

1. Визначена ефективна температура збудженої СДС у неод-норідних магнітних плівках з великим та малим радіусами кореляції неоднорідностей. На відміну від ряду інших збуджених систем, ефективна температура яких вводиться на підставі тих чи інших флуктуаційно-дисипативних співвід-ношень, ефективна температура збудженої СДС знайдена шляхом розв’язання стохастичних рівнянь руху ДМ та вико-ристання закону про рівнорозподіл енергії за ступенями вільності. У рамках цього підходу встановлено, зокрема, що ефективна температура є немонотонною функцією частоти змінного магнітного поля і досягає максимального значення, яке на 4 – 6 порядків може перевищувати кімнатну темпера-туру, в околі власної частоти оптичних коливань СДС.

2. Розглядаючи збуджену СДС як ланцюжок частинок, який характеризується спектром власних коливань та ефективною температурою, методами статистичної термодинаміки розра-ховані її вільна енергія, ентропія та хімічний потенціал. Виведено також рівняння, яке визначає середній розмір доменів в СДС, і у випадку великого радіуса кореляції неоднорідностей знайдено його розв’язок як функцію частоти змінного магнітного поля, що збуджує СДС. Встановлено, що залежність розмірів доменів від частоти поля має гістерезис-ний характер та яскраво виражений мінімум, який відповідає максимуму ефективної температури СДС.

3. Вперше введений критерій втрати стійкості плоскої форми ДМ у збудженій СДС, який на відміну від критерію Ліндемана плавлення кристалів містить не термодинамічну, а ефективну температуру. За його допомогою розрахована частотна залеж-ність критичної амплітуди змінного магнітного поля, при якій плоска форма ДМ стає нестійкою і СДС трансформується в рухливу лабіринтну доменну структуру. Ця залежність має також локальний мінімум, розташований поблизу власної частоти оптичних коливань СДС.

4. Визначені основний стан і фононний спектр ланцюжка заряд-жених частинок, які взаємодіють між собою за рахунок куло-нівської взаємодії та взаємодії відштовхування ступеневого типу. Показано, що залежно від величини показника степеня абсолютному мінімуму повної енергії іонного ланцюжка відповідає або стан з нескінченним періодом, або стан з рівно-віддаленими частинками. В останньому випадку спектр ланцю-жка складається з однієї гілки, яка завдяки далекодіючій куло-нівській взаємодії характеризується наявністю локального мініму-му та неаналітичною поведінкою на границі зони Бриллюена.

5. Нескінченна система рівнянь руху ланцюжка, які описують динаміку заряджених частинок у періодичному потенціалі під дією поздовжнього змінного електричного поля, зведена до системи тільки двох рівнянь. За допомогою цієї редукованої системи рівнянь вперше проведено порівняльний аналіз дина-міки ланцюжка в прямому та інвертованому потенціалах, а
   у випадку сильного згасання передбачено існування двох
   видів транспорту ланцюжка, гармонійного і субгармонійного. Визначено також критерій дрейфу, при виконанні якого виникає спрямований рух іонного ланцюжка як цілого.

6. Шляхом чисельного розв’язання редукованої системи рівнянь всебічно досліджена динаміка іонного ланцюжка в режимі сильного згасання. Підтверджені основні висновки і перед-бачення, отримані теоретично, та виявлена низка нових особливостей детерміністичного транспорту ланцюжка. Вста-новлено, що середня швидкість ланцюжка стрибкоподібно зменшується із збільшенням частоти змінного електричного поля, в частотних інтервалах між стрибками транспорт ланцюжка є гармонійним, а в дуже вузьких інтервалах стриб-коподібної зміни швидкості – субгармонійним.

Публікації автора:

1. Denisova E.S. Statistical theory of the excited strip domain structure // Physica B. – 1998. – Vol. 253. – P. 250-253.

2. Денисова Е.С. Эффективная температура, термодинамические функции и равновесные свойства возбужденной доменной структуры // ФТТ. – 2000. – Т. 42, № 3. – C. 503-510.

3. Денисова Е.С. Плавление возбужденной доменной структуры
   // Вісник СумДУ. – 2001. – Т. 3(24)-4(25). – С. 127-131.

4. Denisov S.I., Denisova E.S. Ground state, vibrational spectrum, and deterministic transport of a chain of charged particles // Phys. Rev. B. – 2003. – Vol. 68. – 064301(10).

5. Горобец Ю.И., Денисова Е.С. Транспорт ионной цепочки в асимметричном периодическом потенциале // Металлофиз. новейшие технол. – 2004. – Т. 26, № 4. – С. 517-524.

6. Denisov S.I., Denisova E.S., Hnggi P. Ratchet transport for a chain of interacting charged particles // Phys. Rev. E. – 2005. – Vol. 71. – 016104(8).