Відділ теоретичної фізики

Створений в 1944 році.

Фізика низьковимірних систем:

  • взаємодія електромагнітного випромінювання з речовиною; оптичне випромінювання, оптоакустичні властивості й електрон-ґратковий енергообмін в малих металевих частинках, острівкових плівках і металевих частинках в діелектричних матрицях;
  • теорія міжмолекулярних ланцюжків з водневими зв’язками: перенос протонів вздовж молекулярних ланцюжків; ефекти багаточастинкового тунелювання і транспорту в молекулярних ланцюжках;
  • макроскопічне квантове тунелювання в системі водневих підґраток;
  • адатоми і поверхневі системи: дифузія в упорядкованих адатомних структурах на кристалічній поверхні;
  • дифузія в умовах фазових переходів першого роду, дифузія мічених частинок;
  • кінетичні процеси; статистичний опис систем зі взаємодією та утворення структур у конденсованих середовищах;
  • наноелектроніка;
  • електромагнітні явища в електричних і оптичних метаматеріалах, методи обчислення ефективних параметрів метаматеріалів різних геометрій і застосувань.

Теорія рідинних кристалів: формування структур, суміші й суспензії.

Квантова оптика:

  • квантова електродинаміка високодобротних резонаторів;
  • квантова теорія вимірювання;
  • некласичні властивості квантових станів;
  • теорія розповсюдження квантового світла в турбулентній атмосфері.

Нелінійна теорія коливань і хвиль.

Математичне моделювання в біофізиці механорецепторів.

Нелінійні математичні моделі та методи розв’язку нелінійних і некоректних задач у лазерній фізиці.

Основні досягнення за останні роки

  • теорія поглинання і випромінювання малими металевими частинками та їх скупченнями (острівкові плівки); особливості електрон-ґраткового енергообміну в металевих наночастинках;
  • теорія дифузії в системі адатомів з сильною взаємодією: перенос маси внаслідок міграції дефектів у впорядкованих структурах адатомів, міграція при докритичних температурах у двовимірному ґратковому газі, що супроводжується визріванням крапель;
  • теоретичний опис дисипативних стінок Вільямса в двочастотному електричному полі;
  • включення розбіжного члена K13 в еластичну теорію просторово орієнтованих рідких кристалів;
  • теорія ефективної взаємодії мікро- і макродомішок у нематичному середовищі;
  • теорія просторово неоднорідних систем багатьох частинок;
  • теорія високодобротних електромагнітних резонаторів з урахуванням небажаного поглинання та розсіювання;
  • теорія розповсюдження квантового світла в турбулентній атмосфері;
  • ефект псевдо-порушення квантової границі параметра Белла;
  • теорія детектування квантового світла за наявності темних відліків детекторів та фонового випромінювання;
  • теорія переходу до багатофотонної релаксації взаємодіючих атомів і підсилення ефекту надвипромінювання;
  • математична модель гравірецепторної системи;
  • нові хвильові розв’язки канонічної моделі гідродинаміки;
  • новий метод побудови нелінійних еволюційних рівнянь, узагальнення нелінійних рівнянь Шредінгера вищого порядку;
  • математичні моделі багатопучкових лазерних взаємодій.

Найважливіші досягнення в історії відділу

  • 1944–1950 рр. Створено теорію поляронів (Пекар С.І.);
  • 1945–1953 рр. Закладено основи теорії екситонів у молекулярних кристалах (Давидов О.С.);
  • 1960–1975 рр. Для напівпровідників з різними зонними структурами і домінуючою роллю міжелектронних (міждирочних) взаємодій побудовано теорію кінетичних і флуктуаційних процесів у нерівноважних електрон-фононних системах. Вcтановлено залежність кінетичних коефіцієнтів, характеристик флуктуацій і перерізів розсіяння хвиль флуктуаціями від ступеню розігріву носіїв і особливостей зонної структури типових напівпровідників. Побудовано теорію для анізотропних і непараболічних напівпровідникових структур (Томчук П.М., Чумак О.О., Шендеровський В.А., частина результатів отримана в співавторстві з Дикманом І.М. [ІН АН УРСР]);
  • 1967–1977 рр. Розвинуто теорію пінч-ефекту в напівпровідниковій плазмі та теорію осцилістора на основі багатодолинних напівпровідників (Владимиров В.В., Горшков В.М., Щедрін А.І.).
  • 1969–1970 рр. Запропоновано, обґрунтовано і побудовано теорію власне-дефектного механізму провідності й самокомпенсації провідності в йонних напівпровідниках (Вінецький В.Л. ).
  • 1972–1977 рр. Розвинуто кінетичну теорію лазерної генерації в спектрально-неоднорідних твердих тілах (Машкевич В.С., Годенко Л.П.).
  • 1976–1979 рр. Створено зонну модель запису динамічних голограм у фоторефрактивних кристалах, на якій основана більшість досліджень з динамічної голографії (Вінецький В.Л. , Кухтарев Н.В.).
  • 1978–1981 рр. Теоретично передбачено і експериментально підтверджено існування магнітостатичних солітонів у феромагнітних плівках та магнітоакустичних солітонів у феро- і антиферомагнетиках (Лукомський В.П.).
  • 1982–1985 рр. Побудовано теорію надґраток, які утворюються гарячими електронами в напівпровіднику в полі когерентних світлових пучків. Дано теорію дифракції світла на таких надґратках. Розвинуто теорію нелінійного розповсюдження інфрачервоного випромінювання в багатодолинних напівпровідниках в умовах виникнення надґраток (Томчук П.М., Чумак О.О., частково в співавторстві з Дикманом І.М. [ІН АН УРСР]).
  • 1976–1981 рр. Створено теорію інжекційно-стимульованих перетворень дефектів у світловипромінюючих напівпровідникових структурах (Лев Б.І., Томчук П.М.).
  • 1973–1980 рр. Розвинуто новий метод опису нерівноважних флуктуацій у напівпровідниковій плазмі, який дозволив побудувати теорію електричних шумів у системах, які не описуються рівнянням Больцмана (квантова область частот, квантуючі електричні або магнітні поля, сильна взаємодія носіїв з резонансними домішками) (Томчук П.М. , Чумак О.О., Рожков С.С.).
  • 1966–1968, 1985–1989 рр. Запропоновано і використано концепцію гарячих електронів у металевих наночастинках для пояснення конкретних ефектів. На її основі дано теорію нелінійних ВАХ, а також теорію електронної і фотонної емісії з острівкових металевих плівок при струмовому чи лазерному розігріві електронів (Томчук П.М. ).
  • 1980–1990 рр. Побудовано теорію явищ переносу в напівпровідниках з низькою симетрією та вузькою забороненою зоною (Шендеровський В.А.).
  • 1998–2003 рр. Побудовано теорію дифузії в адсорбційних системах з сильною взаємодією (Чумак О.О.).
  • 1990–1992, 2006–2007 рр. Побудовано теорію поверхневого і об’ємного електрон-ґраткового енергообміну в металевих наночастинках (Білоцький Є.Д., Томчук П.М.).
  • 1984–2003 рр. Розвинуто теорію протонної провідності в молекулярних ланцюжках з водневими зв’язками, де носієм заряду є протонний полярон. Побудовано теорію когерентної тунельної поляризації в таких ланцюжках (Красноголовець В.В., Лук’янець С.П., Томчук П.М.).
  • 1990–2009 рр. Методами обчислювальної фізики теоретично виявлено явище оптичної бістабільності в кристалах з дифузійною нелінійністю. Побудовано нові математичні моделі вимірювальних трактів експериментальних лазерних установок, а також моделі нестаціонарних багатопучкових лазерних взаємодій (Старков В.М.).
  • 1999–2003 рр. Запропоновано новий метод і побудовано теорію надмолекулярних структур у рідких кристалах з макрокластерами. Пояснено відомі й передбачено ряд нових структур, індукованих макро- і мікродомішками або граничними умовами в рідкому кристалі (Лев Б.І., Пергаменщик В.М., Томчук П.М., Чернишук С.Б.).
  • 2001–2004 рр. Знайдено нові розв’язки канонічної моделі гідродинаміки (Ганджа І.С., Лукомський В.П.);
  • 1986–1995, 2005–2008 рр. Запропоновано новий метод редукції нелінійних еволюційних рівнянь (Лукомський В.П., в останній період спільно з Ганджою І.С.).
  • 2001–2004 рр. Виведено нове рівняння для опису модуляцій гравітаційних хвиль на поверхні рідини (нелінійне рівняння Шредінгера вищого порядку) (Седлецький Ю.В.).
  • 1997–2011 рр. Досліджено залежність оптичних властивостей металевих наночастинок від їх форми. Встановлено аномально високу чутливість поглинання до форми наночастинки. Для частинок рівного об’єму але різної форми величина поглинутої ними енергії може відрізнятись на порядки. Побудовано теорію поглинання ультракоротких лазерних імпульсів еліпсоподібними металевими наночастками (Томчук П.М., Григорчук М.І. [ІТФ НАН України]).
  • 2002–2007 рр. Побудовано феноменологічну теорію високодобротних оптичних та мікрохвильових резонаторів, яка враховує небажане поглинання та розсіювання (Семенов А.О., Васильєв Д.Ю., проф. Фогель В. [Ун-т Ростока, ФРН], проф. Велш Д. Г. таХанбекян М. [Йенський ун-т ім. Ф. Шиллера, ФРН]).
  • 2002–2008 рр. На основі нового методу побудовано теорію кутових залежностей випромінювання гарячих електронів у багатодолинних напівпровідниках (Томчук П.М.).
  • 1995–2009 рр. Створено математичні моделі фізичних процесів у біологічних системах просторової орієнтації та гравірецепції: комп’ютерна 3D модель отолітової мембрани, модель динаміки напівкружних каналів, модель взаємодії рецепторних клітин з гелем, що їх оточує (Кондрачук О.В.).
  • 2010–2012 рр. Побудовано теорію пружної взаємодії колоїдних частинок довільної форми в обмеженому нематичному рідкому кристалі в присутності зовнішнього електричного або магнітного поля (Чернишук С.Б., Лев Б.І. [ІТФ НАН України], Товкач О.М. [ІТФ НАН України]).
  • 2010–2013 рр. Узагальнено методику врахування дисперсійних і нелінійних ефектів в підході усередненого лагранжиану до опису модуляцій гравітаційних хвиль на поверхні рідини (Седлецький Ю.В.).
  • 2007-2013 рр. Створено теорію розповсюдження квантового світла в турбулентній атмосфері. Теоретично показано, що атмосферні каналі можуть зберігати квантові властивості світла набагато краще за оптоволокна з таким саме рівнем втрат (Чумак О.О., Семенов А.О.).

2013

2012

2011

2010

2009

2008

2007

  • Berman G.P., Chumak A.A., Quantum effects of a partially coherent beam propagating through the atmosphere, Proc. of SPIE, vol. 6710, 67100M (2007) http://dx.doi.org/10.1117/12.732641.
  • Gandzha I.S., Lukomsky V.P., On water waves with a corner at the crest, Proc. Roy. Soc. A, vol. 463, 1597 (2007) http://doi:10.1098/rspa.2007.1840.
  • Nych A.B., Ognysta U.M., Pergamenshchik V.M., Lev B.I., Nazarenko V.G., Musevic I., Skarabot M., Lavrentovich O.D., Coexistence of two colloidal crystals at the nematic-liquid-crystal–air interface, Phys. Rev. Lett., vol. 98, 057801 (2007) http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.98.057801.
  • Pergamenshchik V.M., Uzunova V.O., Coulomb-like interaction in nematic emulsions induced by external torques exerted on the colloids, Phys. Rev. E, vol. 76, 011707 (2007) http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevE.76.011707.
  • Pergamenshchik V.M., Uzunova V.O., Elastic charge density representation of the interaction via the nematic director field, Europhys. J. E, vol. 23, 161 (2007) http://dx.doi.org/10.1140/epje/i2006-10169-x.
  • Бродин М.С., Старков В.Н., Методы вычислительной физики в задаче математической интерпретации лазерных экспериментальных исследований, Квант. электроника, т. 37, 679 (2007) http://dx.doi.org/10.1070/QE2007v037n07ABEH013493.
  • Седлецкий Ю.В., Уравнения Захарова с нулевой гармоникой и новый тип модуляционной неустойчивости, Письма в ЖЭТФ, т. 86, 574 (2007) http://www.jetpletters.ac.ru/ps/1823/article_27864.pdf.

2006

2005

2004

  • Khanbekyan M., Knoell L., Semenov A.A., Vogel W., Welsch D.-G., Quantum-state extraction from high-Q cavities, Phys. Rev. A, vol. 69, 043807 (2004) http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevA.69.043807.
  • Lukomsky V.P., Gandzha I.S., Cascades of subharmonic stationary states in strongly non-linear driven planar systems, Journal of Sound and Vibration, vol. 275, 351 (2004) http://dx.doi.org/10.1016/j.jsv.2003.06.029.
  • Smalyukh I.I., Chernyshuk S., Lev B.I., Nych A.B., Ognysta U., Nazarenko V.G., Lavrentovich O.D., Ordered droplet structures at the liquid crystal surface and elastic-capillary colloidal interactions, Phys. Rev. Lett., vol. 93, 117801 (2004) http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.93.117801.
  • Томчук П.М., Особливості поглинання і випромінювання світла вільними електронами в багатодолинних напівпровідниках, УФЖ, т. 49, 681 (2004) http://ujp.bitp.kiev.ua/files/papers/490711p.pdf.
  • Чалий О.В., Лукомський В.П., Ганджа І.С., Цехмістер Я.В., Чалий К.О. Нелінійні процеси в фізиці: коливання, хвилі, самоорганізація, Київ, Четверта хвиля, ISBN 9665291092 (2004).

2003

  • Krasnogolovets V.V., Tomchuk P.M., Lukyanets S.P., Proton transfer and coherent phenomena in molecular structures with hydrogen bonds, Adv. Chem. Phys., vol. 125, 351 (2003) http://dx.doi.org/10.1002/0471428027.
  • Седлецкий Ю.В., Нелинейное уравнение Шредингера четвертого порядка для огибающей стоксовых волн на поверхности жидкости конечной глубины, ЖЭТФ, т. 124, 200 (2003) http://www.jetp.ac.ru/cgi-bin/dn/r_124_0200.pdf.
  • Старостенко В.И., Старков В.Н. О результатах проверки одной гипотезы В.Н. Страхова, Геофиз. журн., т. 25, 122 (2003).

2002

  • Barbero G., Pergamenshchik V.M., Intermediate periodic “saddle-splay” nematic phase in the vicinity of a nematic-smectic A transition, Phys. Rev. E, vol. 66, 051706 (2002) http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevE.66.051706.
  • Kondrachuk A.V., Models of otolithic membrane–hair cell bundle interaction, Hearing Research, vol. 166, 96 (2002) http://dx.doi.org/10.1016/S0378-5955(02)00302-7.
  • Lev B.I., Chernyshuk S.B., Tomchuk P.M., Yakoyama H., Symmetry breaking and interaction of colloidal particles in nematic liquid crystals, Phys. Rev. E, vol. 65, 021709 (2002) http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevE.65.021709.
  • Lev B.I., Semenov A.A., Usenko C.V., and Klauder J.R., Relativistic coherent states and charge structure of the coordinate and momentum operators, Phys. Rev. A, vol. 66, 022115 (2002) http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevA.66.022115.
  • Lukomsky V.P., Gandzha I.S., Lukomsky D.V., Steep sharp-crested gravity waves on deep water, Phys. Rev. Lett., vol. 89, №16, 164502 (2002) http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.89.164502.
  • Marchenko A., Lukyanets S., Cousty J., Adsorption of alkanes on Au(111): possible origin of STM contrast at the liquid/solid interface, Phys. Rev. B, vol. 65, 045414 (2002) http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.65.045414.
  • Pergamenshchik V.M., Chernyshuk S.B., Full energy expression of a uniaxial nematic phase with spatially dependent density and order parameters: from microscopic to macroscopic theory, Phys. Rev. E, vol. 66, 051712 (2002) http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevE.66.051712.
  • Старков В.Н. Конструктивные методы вычислительной физики в задачах интерпрета-ции, Киев, Наук. думка, ISBN 966-00-0031-6 (2002).

2001

1995–2000

  • Співробітники відділу теоретичної фізики.

  • Співробітники відділу теоретичної фізики.