Реферат ц иклу наукових праць " Квантово-ста­тис­тич­ний опис властивостей неперехідних металів з поверхнею поділу "



Скачати 133.07 Kb.
Дата конвертації16.02.2017
Розмір133.07 Kb.
#10429
ТипРеферат



Реферат

циклу наукових праць

Квантово-ста­тис­тич­ний опис властивостей неперехідних металів з поверхнею поділу”,

поданого на здобуття щорічної премії Президента України

для молодих вчених

доц. Марковича Богдана Михайловича

Роботи над циклом наукових праць “Квантово-ста­тис­тич­ний опис влас­ти­вос­тей не­пе­ре­хідних металів з поверхнею поділу” виконувалися у На­ціональному університеті “Львівська політехніка” з 2005 р. до 2010 р. та опуб­лі­ковані Марко­ви­чем Богданом Михайловичем зі спів­ав­то­ра­ми у період з 2006 р. по 2009 р. До циклу належать:



монографія:

Костробій П. П., Токарчук М. В., Маркович Б. М., Гнатюк В. В., Гна­тів Б. В. Реакцій­но-дифузійні процеси в системах “метал – газ”, мо­но­гра­фія. –Львів: Видавництво Національного університету “Львівська полі­тех­ніка”, 2009. –208 с.



статті:

  1. Kostrobii P., Markovych B., Vasylenko A., Tokarchuk M., Rudavskii Yu. Non­­equilibrium statistical Zubarev’s operator and Green’s functions for an in­homo­ge­neous electron gas // Condens. Matter Phys. –2006. –Vol.9, No.3(47). –P.519–533. SJR (2009): 0,045; impact factor 0,475.

  2. Kostrobij P. P., Markovych B. M. An effective potential of electron–elec­tron in­ter­action in semi–infinite jellium // Condens. Matter Phys. –2006. –Vol.9, No.4(48). –P.747–756. SJR (2009): 0,045; impact factor 0,475.

  3. Костробій П. П., Маркович Б. М. Дослідження впливу зовнішнього елек­­трич­­ного поля на електронну густину напівобмеженого металу // Укр. фіз. журн. –2007. –Т.52, №2. –С.170–174. [Перекладне видання: Kostrobij P. P., Marko­vych B. M. Inves­tigation of the influence of external electric field on the electron density of semi–bounded metal // Ukr. J. Phys. –2007. –V.52, N.2. –P.167–171.] Індекс інтегрованості в систему наукових комунікацій – 9.

  4. Kostrobiy P. P., Markovych B. M., Suchorski Y. Revisiting local electric fields on close–packed metal surfaces: theory versus experiments // Solid State Phenomena. –2007. –Vol.128. –P.219–224. SJR (2009): 0,039; impact factor 0,493.

  5. Костробій П. П., Маркович Б. М., Казановська О. З. Моделювання ефек­­тив­ного потенціалу парної міжіонної взаємодії для напів­об­ме­же­ного металевого тіла // Фізико–математичне моделювання та інфор­ма­цій­ні технології. –2007. –В.5. –С.75–84. Індекс інтегрованості в систему наукових комунікацій – 4.

  6. Костробій П. П., Маркович Б. М., Василенко А. І., Токарчук М. В. Ста­тис­­тич­на теорія електродифузійних процесів електронної підсистеми в уза­галь­не­ній моделі “желе” // Укр. фіз. журн. –2007. –Т.52, № 11. –С.1096–1107. [Перекладне видання: Kostrobij P. P., Markovych B. M., Vasylenko A. I., Tokarchuk M. V. Statistical theory of electron diffusion processes in an electron subsystem within the generalized “jellium” model // Ukr. J. Phys. –2007. –V.52, N.11. –P.1096–1107.] Індекс інтегрованості в систему наукових комунікацій – 9.

  7. Костробій П., Алексєєв В., Маркович Б., Токарчук М. Узаrальнені рів­нян­ня реакційно–дифузійних процесів у тeоpії каталітичних реакцій // Фізико–ма­те­матичне моделювання та інформаційні технології. –2008. –В.8. –С.84–102. Індекс інтегрованості в систему наукових кому­ні­ка­цій – 4.

  8. Kostrobij P. P., Markovych B. M. Semi–infinite metal: perturbative treat­ment based on semi–infinite jellium // Condens. Matter Phys. –2008. –Vol.11, No.4(56). –P.641–651. SJR (2009): 0,045; impact factor 0,475.

  9. Holst B., Piskur J., Kostrobiy P. P., Markovych B. M., Suchorski Yu. Field ioni­­za­tion of helium in a supersonic beam: Kinetic energy of neutral atoms and pro­bability of their field ionization // Ultramicroscopy. –2009. –Vol.109, No.5. –P.413–417. SJR (2009): 0,254; impact factor 2,067.

  10. Kostrobij P. P., Markovych B. M. Semi-infinite metal: thermodynamic po­tential and effective interionic pair potentials // AIP Conference Proceedings. –2009. – Vol.1198. –P.78-86. SJR (2009): 0,034.

препринти Інституту фізики конденсованих систем НАН України:

  1. Костробій П. П., Маркович Б. М. Ефективний потенціал між­елек­трон­ної взає­­мо­дії та двочастинкова кореляційна функція напівобмеженого елек­трон­ного га­зу. –Львів: 2006. –18c., (Препр./ НАН України. Інститут фізики кон­ден­со­ва­них систем; ICMP–06–05U).

  2. Костробій П. П., Маркович Б. М., Казановська О. З. Двочастинкова ко­ре­ля­цій­­­на функція “густина–густина” напівобмеженого електронного газу із вра­ху­­ванням поправки на локальне поле. –Львів: 2006. –15c., (Препр./ НАН України. Інститут фізики конденсованих систем; ICMP–06–15U).

  3. Костробій П. П., Маркович Б. М., Казановська О. З. Ефективний по­тен­ціал пар­­ної міжіонної взаємодії для напівобмеженого металу. –Львів: 2006. –22c., (Препр./ НАН України. Інститут фізики конденсованих систем; ICMP–06–16U).

В циклі наукових праць наведено результати досліджень зі ство­рен­­ня квантово-статистичного опису властивостей неперехідних металів з поверхнею поділу. Роботи, що входять до циклу праць, присвячені:

    1. послідовному розрахунку термодинамічного потенціалу напів­об­ме­же­ного металу за допомогою теорії збу­рень за псевдопотенціалом з вра­ху­ванням ефек­тів нелокальності елек­трон-іонної взаємодії та дос­лід­жен­ню їх прояву в різних властивостях поверхні металу;

    2. розробці методики розрахунку парної кореляційної функції елек­тронів напів­об­ме­же­но­го металу в моделі напівобмеженого “желе” з вра­ху­ванням поправки на локальне поле та дослідженню впливу по­верх­ні металу на її поведінку;

    3. дослідженню впливу поверхні металу на поведінку парного ефек­тив­но­го потенціалу міжіонної взаємодії з коректним враховуванням ба­га­то­час­тинкових ефектів;

    4. дослідженню парного ефективного потенціалу міжелектронної вза­є­мо­дії з коректним врахуванням багаточастинкових ефектів, впливу на цей потенціал поверхні та зовнішнього електричного поля, в якому мо­же знаходитися метал;

    5. розробці методики розрахунку розподілу електронної густини в мо­де­лі напівобмеженого “желе” та дослідженню впливу на неї зов­ніш­нього електричного поля, в якому знаходиться метал;

    6. розробці методики розрахунку розподілу електронної густини на­пів­об­меженого металлу з врахуванням реальної структури іонної під­сис­теми;

    7. побудові моделі металевого вістря, яке вико­рис­то­ву­ється у польовій іонній мікроскопії та розрахунок на її основі площі по­пе­реч­ного пе­ре­різу розсіяння атомів гелію та ймовірності їх іонізації;

    8. отриманню узагальненого рівняння електродифузії для запропоно­ва­ної моделі металу з поверхнею поділу та розрахунку квазірівноважної статистичної суми за допомогою методу функціонального інтег­ру­ван­ня;

    9. розвинуто пiдхід до опису в’язко-теплових та електромагнiтних про­це­сiв для нерiвноважної електронної пiдсистеми напiвобмеженого ме­та­лу у запропонованій моделі. Отримано узагальненi рiвняння пере­но­су, якi можуть описувати як сильно, так i слабко нерiвноважнi процеси переносу маси (заряду), iмпульсу (струму) та енергiї для електронів цієї системи.

Тематика цих публікацій дає змогу об’єднати їх у єдиний цикл нау­ко­вих праць, який присвячений квантово-статистичному опису рівно­важ­них та нерівноважних властивостей неперехідних металів з поверхнею по­ділу, оскільки у запропонованому підході опис нерівноважних влас­ти­вос­тей (пункти 8 та 9) вимагає знання рівноважних характеристик, які дослід­жуються у пунктах 1–8. Для розрахунку термодинамічного потенціалу на­пів­обмеженого металу з вра­ху­ванням реальної структури гратки (пункт 1) необхідні кореляційні функції електронів у моделі напівобмеженого “же­ле”, яка використовується як базова модель, (пункт 2), ефективні по­тен­ці­а­ли міжелектронної та міжіонної взаємодії (пункти 3 та 4). Крім того, відомо, що біля поверхні ме­талу існують електричні поля із ви­со­кою напруженістю, тому послі­дов­на теорія опису неперехідних ме­талів з поверхнею неможлива без дос­лід­ження електричних полів біля поверхні металу. Перевагою запропонованого підходу є можливість ко­ректного вра­ху­вання ще й зовнішних електричних полів (пункти 5–7), що важливо для практичних застосувань, зокрема, для польової іонної мікро­ско­пії та де­тек­то­рів інертних газів.

Актуальність циклу праць та порівняння основних наукових ре­зуль­татів з результатими, які отримані іншими підходами. Досягнутий рi­вень технологiї дозволяє шляхом змiни складу та прос­то­ро­вих параметрiв контрольовано створювати нано­струк­ту­ри, технiчнi харак­те­ристики яких мо­жуть значно перевершувати вiдповiднi характеристики для об'ємних крис­талiв. Водночас, при спробі послі­дов­ного теоретичного опису влас­ти­востей таких систем виникає ряд складних проблем, по­в'я­заних з ви­пад­ко­вим характером внутрішніх полів, не­дос­тат­ністю інфор­мації про пове­дін­ку фізичних характеристик і параметрів на ато­марних масштабах. Внаслідок цього відповідні фізичні задачі мають склад­ний багато­па­раметричний ха­рактер і не можуть бути розв'язані в загаль­ному вигляді. Це не дозволяє у багатьох випадках вказати оптимальний склад структур, ви­ходячи з потреб технiчного застосування. Задача ста­тис­тичного мо­де­лю­вання влас­ти­востей низькорозмiрних структур є актуаль­ною науковою проблемою по­будови теорії багатоелектронних систем. Зга­дані процеси та явища є об'єк­тами ін­тен­сивних експериментальних та тео­ретичних дос­лід­жень у фізиці по­верх­ні твердого тіла. Сучасні експе­ри­мен­тальні методи дос­лід­жень: скануюча ту­нельна мікроскопія (СТМ), скануюча ту­нель­на спек­тро­ско­пія, польова іон­на мікроскопія, їх модифікації дають все більш де­таль­ну інформацію про електронну будову, дифузійні процеси, струк­турні пе­ре­творення на по­верхні твердих тіл. Для розуміння цих експе­ри­ментальних результатів, мож­ливого моделювання, прог­но­зу­вання фізичних процесів при зас­то­су­ван­ні СТМ важлива розробка теорії таких процесів. Підхід, який роз­ви­вається у циклі праць, грунтується на методі функ­ціонального ін­тег­ру­ван­ня. Це дає можливість на мікро­ско­піч­но­му рів­ні враховувати ефек­ти екра­ну­вання в структурних функціях роз­поділу час­тинок (елек­тро­нів, атомів, мо­лекул) в просторово не­однорідних сис­темах, що є проб­ле­мою у методі функ­ціонала густини [Dreiz­ler R. M., Gross E. K. U. Den­sity Func­tional Theory. Spring­er-Verlag, Berlin, 1990] та квантових методах Монте-Карло [Li X.-P., Needs R. J., Martin R. M., Ce­per­ley D. M. // Phys. Rev. B., 1996, vol. 45, № 11, p.6124]. У циклі праць побудовано загальну тео­рію рівноважного опису просторово неоднорідних металів, зокрема, з вра­хуванням зовнішніх елек­тро­статичних полів. Для опису нерівноважних процесів (дифузії, ад­сорб­ції, десорбції) у просторово неоднорідних елек­трон-атомних системах іс­нують та роз­ви­ва­ють­ся різні теоретичні підходи. Здебільшого, це під­хо­ди, які враховують одночастинкові, дифузійні про­цеси без узгодженого вра­ху­ван­ня підсистем, зокрема компонент газової фази. А опис елек­трон­ної під­системи у межах цих підходів здійснюється в основному через середнє значення густини (ме­тод функціонала густини та часовозалежний метод функціонала гус­тини [Vignale G., Kohn W. // Phys. Rev. Lett. 1996, vol.77, № 10, p.2037; Marques M. A. L., and Gross E. K. U. // Ann. Rev. Phys. Chem. 2004, vol.55, p.427]) без врахування ефектів екра­ну­вання та електро­маг­нітних процесів. У зв'язку з цим у циклі праць ста­ви­лася мета розвитку не­рівноважної ста­тис­тич­ної теорії просторово не­од­но­рід­них систем на ос­но­ві методів не­рів­но­важ­ного статистичного оператора Зубарєва. У за­про­по­нованому підході, зокрема, методом нерівноважного ста­тистичного опе­ра­тора отримано уза­галь­нене рівняння електродифузії для не­од­но­рідного елек­тронного газу. Про­ведено розрахунок квазі­рів­но­важ­ної статистичної суми та знайдено зв'язок квазірівноважних функцій розподілу електронів із електрохімічним потенціалом через відповідні ку­му­лянтні середні ло­каль­ної густини елек­тро­нів у моделі “желе”, а також отримано узагальнене рів­нян­ня електро­ди­фузії у лінійному наближені за відхиленнями не­рів­но­важ­но­го електро­хі­мічного потенціалу електронів від його рівноважного зна­чен­ня. Показано зв'язок такої електродифузійної моделі у частковому випадку лінійного наближення з часовозалежним ме­тодом функціонала густини, а також те, що часовозалежний метод функ­ціонала густини описує тільки слабко­не­рів­новажні дифузійні процеси.

Мета роботи. Основною метою досліджень є розроблення послідовної кван­то­во-ста­тистичної теорії рівноважних термо­ди­на­міч­них та струк­тур­них харак­те­ристик і дифузійних про­це­сів у системі “метал–газ” на основі ме­тодів нерівноважного ста­тис­тичного оператора Зубарєва та функ­ціо­наль­ного інтегрування, що включає:



  • побудову послідовного квантово-статистичного опису рівноважних та нерівноважних про­це­сів у сис­те­мі “метал–вакуум”;

  • розроблення квантово-статистичної теорії структурних, термо­ди­на­міч­них і не­рів­но­важ­­них характеристик електронної підсистеми металів з по­верх­нею поділу “метал–ва­куум” з врахуванням дифузійних, в’язко-теп­ло­вих та елек­тро­магнітних процесів.

Наукова новизна. У дослідженнях вперше:

    • отримано, використовуючи модель напівобмеженого “желе” як базову, ви­раз для термодинамічного по­тенціалу напівобмеженого металу з ре­аль­­ною структурою гратки у вигляді розвинення за степенями не­ло­каль­­ного псевдопотенціалу;

    • розроблено методику для врахування поправки на локальне поле при розрахунку двочастинкової кореляційної функції електронної підсис­те­ми металу з поверхнею поділу;

    • запропоновано новий підхід для врахування впливу зов­ніш­ньо­го елек­трич­­но­го поля на характе­ристики електронної під­сис­­теми металу;

    • досліджено вплив зовнішнього електростатичного поля на ефек­тивний потенціал парної між­елек­трон­ної взаємо­дії, розподіл електронної гус­тини в напіобмеженому металі;

    • досліджено вплив поверхні металу на поведінку ефективних потен­ціа­лів міжелектронної та міжіонної взаємодії з врахуванням поправки на локальне поле;

    • застосовано розвинутий квантово-статистичний підхід для дослід­жен­ня металевого вістря (метал з сферичною поверхнею поділу) та по­ка­зано, що розраховані значення площі поперечного перерізу розсіяння атомів гелію значно краще узгоджуються з експериментальними да­ни­ми, ніж розрахунки за іншими методиками;

    • запропоновано узагальнену модель “желе” для металу з поверхнею по­ді­лу “метал–вакуум” та засто­со­вано її до опису не­рівноважних елек­тро­­­дифузійних процесів у на­пів­обмеженому металі на основі поєд­нан­ня метода нерівноважного статистичного оператора Зубарєва та ме­то­да функціонального інтегрування.

Практична значимість. Результати цих досліджень можуть бути вико­рис­тані як для інтер­пре­тації експериментальних досліджень явищ, які мають місце на по­верхнях поділу типу “метал–газ”, так і для теоретичного опису рівноважних та не­­рів­но­важних поверхневих властивостей елек­трон­ної підсистеми металів з поверхнею поділу “ме­тал–вакуум”. Отримані ана­лі­тичні вирази для ефек­тивних потенціалів парної міжелектронної взає­модії та функцій роз­по­ділу електронів мають загаль­не теоретичне значення і можуть бути вико­рис­та­ні у подальшому теоретичному та експе­ри­мен­таль­ному вивченнях взає­мо­дії заряд­же­них частинок біля поверхні мета­лу та електронної структури у при­поверх­невій області, що важливо для дос­лід­ження процесів адсорбції та десорбції на силових центрах по­верх­ні ме­талу. Отримані аналітичні ви­рази для ефективного парного міжіонного по­тенціалу мають теоретичне зна­чення та пояснюють механізм рекон­струк­­ції гратки металу біля поверх­ні поділу.

Результати цих фундаментальних досліджень є корисними для досліджень, які проводяться в Інституті теоре­тичної фізики імені М. М. Бо­го­любова НАН Украї­ни, Інс­ти­туті фізики кон­ден­сованих систем НАН України, Інституті ме­та­ло­фі­зики імені Г. В. Кур­дю­мова НАН України, На­ціо­нальному уні­вер­си­теті “Львівська політех­ніка” та інших наукових установах.

Впровадження в навчальний процес. Деякі нові теоретичні резуль­тати, які отримані автором, включені у прог­ра­му дисципліни: “Мате­ма­тичне моделювання в наукоємних тех­но­логіях” (спеціальність “Прикладна математика”, 8.080202) для магістрів кафедри прикладної математики Національного університету “Львівська політехніка”.

Загальна кількість публікацій: одна монографія, 19 статей (6 з них у міжнародних журналах з ненульовим імпакт-фактором), 47 тез допо­ві­дей, 5 препринтів Інституту фізики конденсованих систем НАН України, один нав­чаль­ний посібник, з них за темою роботи: одна монографія, 18 статей, 47 тез допо­ві­дей, 5 препринтів Інституту фізики конденсованих систем НАН України.

Загальна кількість реферованих публікацій: одна монографія, 10 ста­тей, зокрема у міжна­род­них журналах з ненульовим імпакт-факто­ром – 5, та 3 препринти Інституту фізики конденсованих систем НАН України. Загальний ідентифікатор SJR – 0,462.

Основні положення та результати досліджень розглянуто та схвалено на всеукраїнських та міжнародних конференціях, у тому числі:



  • The 2006 Fall Meeting of the European Materials Research Society (E–MRS) (Warsaw, Poland; 4–8 September 2006);

  • Sixth International Symposium: Surface Heterogeneity Effects in Ad­sorp­tion and Catalysis on Solids (ISSHAC–6) (Zakopane, Poland; 28th August – 2nd September 2006);

  • 24th European Conference on Surface Science (Paris, France; September 4–8, 2006);

  • 3rd International Workshop on Surface Physics: Nanostructures on Sur­fa­ces (Polanica–Zdroj, Poland; 10–15 September 2007);

  • The 51st International Field Emission Symposium (June 29 — July 4, 2008, Rouen, France);

  • IV міжнародна наукова конференція «Фі­зи­ка не­впо­рядкованих сис­тем» (Львів, 14–16 жовтня 2008);

  • Statistical Physics 2009: Modern Trends and Applications (Lviv, 23–25 June 2009);

  • Modern Problems of Theoretical and Mathematical Physics: Book of Abst­racts of the Bogolyubov Kyiv Conference dedicated to the 100th an­ni­ver­sary of M.M. Bogolyubov (Kyiv, September 15-18, 2009),

а також на наукових семінарах Інституту фізики конденсованих систем НАН України, на основі яких опубліковано препринти.

Подана робота виконана на кафедрі прикладної математики На­ціо­наль­ного університету “Львівська політехніка” в межах таких бюд­жет­них відомчих тем МОН України:



  • “Мате­ма­тичне моделювання ката­лі­тичних процесів на мета­лічних на­но­структурах” (0104U002309);

  • “Кінетика нанопроцесів в системах газ–метал: математичні та чи­сель­ні дослідження” (0107U000825),

а також у межах гранту INTAS Ref. Nr 04-78-7183 “A Field Ionization Sen­si­tive Detector for Neutral Molecular Beams” (переклад: “Де­тек­тор польо­вої іонізації нейтральних молекулярних пучків”), який ви­ко­ну­вав­ся спіль­но з OTTO-von-Guericke University of Magdeburg (ФРН, м. Маг­де­бург), Moscow Institute of Physics and Technology (Росія, м. Москва).
Доцент

кафедри прикладної математики



Національного університету

“Львівська політехніка” Маркович Б. М.
Каталог: sites -> default -> files
files -> Положення про порядок підготовки фахівців ступенів доктора філософії та доктора наук в аспірантурі (ад’юнктурі) та докторантурі вищих навчальних закладів
files -> Відділ аспірантури та докторантури Уманського державного педагогічного університету імені Павла Тичини
files -> Київський національний університет імені Тараса Шевченка
files -> Програма вступного іспиту до аспірантури зі спеціальності 22. 00. 03 соціальні структури та соціальні відносини Затверджено
files -> Культура Античності. Культура Давньої Греції
files -> Системотехнічні засади та інструментально-програмні засоби створення та підтримки цифрових словників сидорчук надія Миколаївна
files -> Міністерство освіти І науки україни державний економіко-технологічний університет транспорту
files -> Конспект лекцій для студентів усіх спеціальностей освітньо-кваліфікаційних рівнів «спеціаліст»,
files -> Конструкції для енергоефективного відновлення забудови, постраждалої від надзвичайних ситуацій

Скачати 133.07 Kb.

Поділіться з Вашими друзьями:




База даних захищена авторським правом ©www.uchika.in.ua 2022
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка