Анотація до роботи:

Полтавський І.І. Структурні, теплові та магнітні властивості низьковимірних атомарних та молекулярних кріокристалів. – Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.02 – теоретична фізика. – Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України, Харків, 2008.

Дисертаційна робота присвячена теоретичному дослідженню термодинаміки та магнітних властивостей атомарних та молекулярних адсорбатів, осаджених на вуглецеві нанов’язки та плоскі підкладки різних типів.

Запропоновано модель, що описує термодинаміку депозитів, осаджених в канавки, на зовнішню поверхню, та в міжтрубочні канали нанов’язки, яка складається з закритих нанотрубок. Знайдено та детально проаналізовано ізотерми адсорбції, ізостеричне тепло та теплоємність системи. Модель використана для інтерпретації експериментальних даних по осадженню ⁴He and CH₄ на вуглецеві нанов’язки.

В межах методу двочасових функцій Гріна побудовано термодинаміку низьковимірної феромагнітної моделі Гейзенберга (ФМГ) зі спіном 1/2 в зовнішньому магнітному полі. Принциповим моментом запропонованої схеми розрахунків є збереження аналітичних властивостей комутаторної функції Гріна для наближеної функції Гріна, отриманої в результаті розчеплення. Як в разі нескінченної системи, так і для кластерів скінченних розмірів отримано кількісний опис термодинамічних функцій ФМГ на одновимірному ланцюжку, двовимірних квадратній та трикутній гратках в широких інтервалах полів та температури.

В межах методу двочасових функцій Гріна вивчені термодинамічні властивості t-J моделі на двовимірних квадратній та трикутній гратках поблизу половинного заповнення. Теплоємність та магнітна сприйнятливість системи знайдені в широкому інтервалі температур у разі, коли . Показано, що теплоємність системи має двопіковий характер. Високотемпературний пік в основному обумовлений збуд-женнями типа спінових хвиль, а низькотемпературний - пов'язаний з рухом дірок.

В дисертаційній роботі розв’язано важливу задачу в області теоретичної фізики конденсованого стану - побудовано послідовну аналітичну теорію для опису термодинамічних і магнітних властивостей низьковимірних атомарних і молекулярних систем, осаджених на підкладки різної конфігурації, зокрема на вуглецеві нанов’язки. Основними результатами дисертаційної роботи є такі:

1. Запропоновано теоретичну модель для опису адсорбції атомарного і молекулярного депозитів на нанов’язки, що складаються з закритих нанотрубок. В моделі розглянуто осадження частинок в канавки між двома сусідніми нанотрубками та формування моношару на зовнішній поверхні нанов’язки, а також осадження в міжтрубочні канали. Термодинамічний потенціал для адсорбату в канавках обчислено точно з використанням методу трансфер-матриці.

2. В межах запропонованої моделі вперше отримано адекватний опис спостережуваних в експерименті ізотерм адсорбції і температурних залежностей теплоти адсорбції для ⁴He і CH₄, осаджених на вуглецеві нанов’язки. Показано, що розроблений підхід дозволяє однозначно визначати енергетичні параметри системи з екс-периментально спостережуваних термодинамічних залежностей.

3. Розвинуто метод послідовного аналітичного опису термодинаміки квантової феромагнітної моделі Гейзенберга зі спіном 1/2 в зовнішньому магнітному полі для трьох типів граток (одновимірний ланцюжок, двовимірні квадратна та трикутна гратки). Принциповим моментом теорії є збереження аналітичних властивостей комутаторної функції Гріна в наближеному рішенні. В порівнянні з іншими існуючими наближеними методами підхід, запропонований в дисертації, забезпечує якнайкращу згоду знайдених за його допомогою термодинамічних функцій з відомими з літератури точними результатами.

4. Встановлено, що запропонований метод однаково придатний для кількісного опису термодинамічних характеристик квантового гейзенберговського феромагнетика в полі як в разі нескінченних систем, так і для кластерів скінченних розмірів. На температурній залежності теплоємності кластера з трикутною граткою вперше знайдено низькотемпературний пік, обумовлений скінченним розміром системи.

5. Запропоновано аналітичний метод для опису теплоємності і намагніченості двовимірної -моделі на квадратній і трикутній гратках поблизу половинного заповнення при . Встановлено, що в системі існують ефективно розділені збуд-ження двох типів, перший з яких є спіновими хвилями, а другий відповідає руху дірок. Знайдено, що теплоємність системи як функція температури має виражений двопіковий характер.

Публікації автора:

1. Antsygina T.N., Poltavsky I.I., Chishko K.A. Dynamics and thermodynamics of quasi-one-dimensional helium deposited on carbon nano-bundles / T.N. Antsygina, I.I. Poltavsky, K.A. Chishko // J. Low Temp. Phys. - 2005. - V. 138, N 1/2. - P. 223-228.

2. Анцыгина Т.Н., Полтавский И.И., Чишко К.А., Wilson T.A., Vilches O.E. Термодинамика квазиодномерных депозитов на углеродных наносвязках / Т.Н. Анцыгина, И.И. Полтавский, К.А. Чишко, T.A. Wilson, O.E. Vilches // Физ. Низ. Темп. - 2005. - V. 31, N 12. - С. 1328-1340.

3. Antsygina T.N., Poltavsky I.I., Chishko K.A. Thermodynamics of low-dimensional adsorption in grooves, on the outer surface, and in interstitials of a close-ended carbon nanotube bundle / T.N. Antsygina, I.I. Poltavsky, K.A. Chishko // Phys. Rev. B - 2006. - V. 74, N 20. - P. 205429(10).

4. Antsygina T.N., Poltavsky I.I., Chishko K.A. Exactly solved model for ⁴He adsorption on carbon nanotube bundles / T.N. Antsygina, I.I. Poltavsky, K.A. Chishko // J. Low Temp. Phys. - 2007. - V. 148, N 5/6. - P. 821-826.

5. Antsygina T.N., Poltavskaya M.I., Poltavsky I.I., Chishko K.A. Heat capacity and spin susceptibility of two-dimensional t-J model / T.N. Antsygina, M.I. Poltavskaya, I.I. Poltavsky, K.A. Chishko // Физ. Низ. Темп. - 2007. - Т. 33, N 6/7. - С. 814-819.

6. Antsygina T.N., Poltavskaya M.I., Poltavsky I.I., Chishko K.A. Thermodynamics of low-dimensional spin-1/2 Heisenberg ferromagnets in an external magnetic field within Green function formalism / T.N. Antsygina, M.I. Poltavskaya, I.I. Poltavsky, K.A. Chishko // Phys. Rev. B - 2008. - V. 77, N 2. - P. 024407(10).

7. Chishko K.A., Poltavsky I.I. Dynamics and thermodynamics of quasi-one-dimensional He deposited on carbon nano-bundles / K.A. Chishko, I.I. Poltavsky // Тези міжнародного симпозіуму по квантовим рідинам і твердим тілам, QFS2004. - Тренто (Італія). – 2004. - P. 81.

8. Antsygina T.N., Chishko K.A., Poltavsky I.I. Exactly solved model for ⁴He adsorption on carbon nanotube bundles / T.N. Antsygina, K.A. Chishko, I.I. Poltavsky // Тези міжнародного симпозіуму по квантовим рідинам і твердим тілам, QFS2006. - Кіото (Японія). - 2006. - PE26.

9. Poltavsky I.I., Antsygina T.N., Poltavskaya M.I., Chishko K.A. Isosteric heat of adsorption of monoatomic gas deposited on closed-end single-wall carbon nanobundles / I.I. Poltavsky, T.N. Antsygina, M.I. Poltavskaya, K.A. Chishko // Тези міжнародної конференції “Статистична фізика”, CMPT2006. - Харків (Україна). - 2006. – P. 114.

10. Poltavsky I.I., Antsygina T.N., Chishko K.A. Isosteric heat of adsorption of monoatomic gas deposited on closed-end single-wall carbon nanobundles / I.I. Poltavsky, T.N. Antsygina, K.A. Chishko // Тези VI Міжнародної конференції по кріокристалам і квантовим кристалам, CC-2006. - Харків (Україна). - 2006. – P. 82.

11. Poltavskaya M.I., Poltavsky I.I., Antsygina T.N., Chishko K.A. Heat capacity and spin susceptibility of two-dimensional t-J model / M.I. Poltavskaya, I.I. Poltavsky, T.N. Antsygina, K.A. Chishko // Тези VI Міжнародної конференції по кріокристалам і квантовим кристалам, CC-2006. - Харків (Україна). - 2006. – P. 105.

12. Полтавский И.И., Анцыгина Т.Н., Полтавская М.И., Чишко К.А. Термодинамика двумерной модели Гейзенберга для ферромагнетика со спином 1/2 во внешнем маг-нитном поле / И.И. Полтавский, Т.Н. Анцыгина, М.И. Полтавская, К.А. Чишко // Тези 1-ої Всеукраїнської наукової конференції молодих вчених "Фізика низьких температур", КМВ-ФНТ-2008. – Харків (Україна). - 2008. – С. 143.