Печать

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.