https://periodicals.karazin.ua/physics/issue/feed Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна. Серія «Фізика» 2020-01-09T12:33:22+02:00 Сергій Лебедєв physics.journal@karazin.ua Open Journal Systems <p>Фахове видання з фізико-математичних наук.</p> <p>У віснику друкуються статті та стислі за змістом повідомлення, в яких наведені оригінальні результати теоретичних та експериментальних досліджень, а також аналітичні огляди літературних джерел з різноманітних актуальних проблем фізики за тематикою видання.</p> <p>Тадиційним є розділи:&nbsp;теоретична фізика, фізика твердого тіла, фізика низьких температур, фізика магнітніх явіщ, оптика та спектроскопія, загальні питання фізики (математичні методи, методика викладання: фізічного експеримент та інші).</p> <p>Вісник буде корисним &nbsp;викладачам фізіки, науковим співробітникам, аспірантам, студентам.</p> <p>&nbsp;</p> https://periodicals.karazin.ua/physics/article/view/15141 Динаміка зв’язаних нелінійних систем 2020-01-09T12:30:01+02:00 A. S. Kovalev kovalev@ilt.kharkov.ua Y. E. Prilepskii kovalev@ilt.kharkov.ua K. A. Gradjushko kovalev@ilt.kharkov.ua <p>Теоретично розглянуто дві моделі, що описують динаміку двох нелінійних елементів з лінійною і нелінійною<br>взаємодією між ними. Ці моделі описують, наприклад, перемикачі в нелінійних оптичних світловодах, а також штучні<br>решітки магнітних нанодотів і магнітні шари у квазідвовимірних магнітних сполуках. Запропоновані моделі ілюструють<br>загальну ситуацію в нелінійних системах з двома ступенями вільності. Звичайно відсутність інтеграла руху, додаткового до<br>повної енергії, призводить до появи хаотичної компоненті руху. Ця хаотична поведінка затемнює головні характеристики<br>регулярного руху. В розглянутих в статті двох інтегрованих системах хаотична компонента відсутня і регулярна динаміка<br>проявляється в чистому вигляді. Спочатку в роботі динаміку системи розглянуто якісно на відповідних фазових площинах.<br>Два інтеграла руху відповідають повній енергії E і числу елементарних збуджень N (фотонів і спінових відхилень)<br>системи. Фазовий аналіз демонструє складний характер динаміки. Збудження різного типу класифікуються на площині інтегралів руху (N,E) . При фіксованому числі збуджень N в області малих значень N динаміка близька до динаміки<br>лінійних систем і ця область поділяється на дві з квазі-синфазними і квазі-протифазними типами коливань. Але при<br>великому рівні збудження після певного після значення NNb біфуркаційним чином з’являється область параметрів з<br>зовсім іншою динамікою. При NNb мінімуму енергії відповідає суттєво нелінійний режим з неоднорідним середнім<br>поділом енергії між окремими осциляторами. Одночасно особлива точка, що відповідає синфазним коливанням,<br>перетворюється на сідлову і режим синфазних коливань стає нестійким. Як интегровні, розглянуті системи допускають<br>розв’язки в квадратурах. Було отримано і проаналізовано точні розв’язки рівнянь нелінійної динаміки. Головний результат<br>полягає в передбаченні неоднорідних станів з різними енергіями підсистем. Ці стани відповідають солітонним збудження в<br>системах з розподіленими параметрами.</p> 2019-12-26T00:00:00+02:00 ##submission.copyrightStatement## https://periodicals.karazin.ua/physics/article/view/15142 Дослідження по спінкалорітроніці на кафедрі фізики низьких температур Харківського національного університету в 2017-2019 роках 2020-01-09T12:30:27+02:00 В. А. Шкловский shklovskij@univer.kharkov.ua <p>У статті викладено стислий огляд досліджень у галузі спінкалоритроніки, виконаних на кафедрі фізики низьких<br>температур Харківського національного університету у 2017-2019 роках. У вступу обговорюється кілька нових напрямків у<br>магнітоелектроніці -спінтроніки, спінкалоритроніки та магноніки, які виникли із метою зменшення дисипації у звичайній<br>напівпровідниковій мікроелектроніці. Спінтроніка пропонує великі швидкості перемикання, менше енергоспоживання,<br>більш високу густину пристроїв памяті, та меншу генерацію теплоти на перемикаючий елемент. Це досягається шляхом<br>використання спіна електрона замість (або в доповнення) його заряду, тому що спін відповідає додатковій<br>квантовомеханічній властивості електрона, якою є його внутрішній кутовий момент. Реалізація тунельного магнітоопору<br>при кімнатній температурі сприяло появі нової твердотільної памяті та швидко програмуючих логічних схем. У<br>спінкалоритроніці , яка є додатковою вже сформованою галузью спінтроніки та термоелектрики , вивчається спін-залежний<br>електронний та тепловий транспорт у речовинах із допомогою нерівноважних електронів, магнонів та фононів. Магноніка<br>є галузь спінтроніки, у більш загальному смислі електроніка, яка вивчає фізичні властивості магнітних мікро- та<br>наноструктур, властивості поширюваних спінових хвиль, а також можливостей використання останніх для побудови<br>елементної бази устаткування на нанорівні для обробки, передачі та зберігання інформації на основі нових фізичних<br>принципів.<br>У наступному розділі статті стисло викладені головні результати чотирьох статей кафедри, які були опубліковувані у<br>Physical Revew B: 1) нелінійна релаксація між магнонами та фононами у ферродіелектрику 2) роль магнонів та ефект<br>розміру в теплопередачі через межу між діелектриком і ферродіелектриком 3) спін Зеєбек ефект і фононна теплопередача у<br>гетероструктурах які містять шари нормального металу та ферродіелектрика 4) температурна залежність часу магнон-<br>фононної релаксації у ферродіелектрику.</p> 2019-12-26T00:00:00+02:00 ##submission.copyrightStatement## https://periodicals.karazin.ua/physics/article/view/15143 Особливості синтезу Ag-місткої гідроксиапатитної кераміки 2020-01-09T12:30:50+02:00 M. Tkachenko mykola.v.tkachenko@univer.kharkov.ua Z. Zyman mykola.v.tkachenko@univer.kharkov.ua <p>Робота присвячена одержанню антимікробної Ag-місткої біоактивної кальцій-фосфатної кераміки на основі карбонізованого гідроксиапатиту і з'ясування залежності її фазового складу і мікроструктури від температури синтезу. Композитна кераміка отримана шляхом спікання порошків карбонізованого гідроксиапатиту (КГА), синтезованих у результаті реакції між карбонатом кальцію і ортофосфорної кислотою, з добавками нітрату срібла. Спікання кераміки виконано при температурах 900 і 1000 °С, тобто температурах, які знаходяться нижче і вище за температуру плавлення срібла. Методами рентгенівського аналізу, електронної мікроскопії та інфрачервоної спектроскопії показано, що в результаті синтезу при температурі 900 °С (нижче температури плавлення металевого срібла) утворюється двофазний композит на основі КГА з включеннями наночастинок срібла розміром менше 50 нм. З даних рентгенівського аналізу при збільшенні концентрації срібла постійна ґратки а практично не змінюється а постійна с ‒ збільшується. Така поведінка, через значне розходження іонних радіусів кальцію і срібла (Ca2+ ‒ 0,99 Å, Ag+ ‒ 1,28 Å) зазвичай призводить до переважного заміщення C (1) місць у КГА і лінійному збільшенню параметрів ґратки КГА з концентрацією Ag. Тобто, навіть при відносно низьких температурах у результаті твердофазної реакції в КГА відбувається часткове заміщення іонів кальцію іонами срібла і формується Ag-заміщена кераміка. При температурах вище 1000 ° С синтезується однофазний срібло-заміщений продукт, в якому частина іонів Са2+ заміщена іонами Ag+. При цьому зберігається тенденція до зростання постійної ґратки с, а на електронномікроскопічних знімках видно тільки зеренна структура апатиту без будь-яких включень. Спікання композитної кераміки при температурі, коли срібло знаходиться в рідкій фазі і легше дисоціює на іони в порівнянні з твердою фазою, призводить до отримання однофазної срібло-заміщеної кераміки.</p> 2019-12-26T00:00:00+02:00 ##submission.copyrightStatement## https://periodicals.karazin.ua/physics/article/view/15144 Низькотемпературна термодинаміка скінченного XX ланцюжка зі спіном ½ з кількома деформованими взаємодіями 2020-01-09T12:31:13+02:00 O. S. Dzhenzherov yezerska@karazin.ua E. V. Ezerskaya yezerska@karazin.ua <p>Проведено теоретичне дослідження квантових стаціонарних станів і термодинаміки точно розв’язуваної моделі скінченного лінійного XX ланцюжка зі спіном 1/2 з однією або двома двохцентровими ланками з деформованими зв’язками. Отримано точні дисперсійні співвідношення для стаціонарних станів з одним переверненим спіном для обох випадків. Цей спектр складається з однієї квазібезперервної зони і декількох локалізованих домішкових рівнів. Отримано і проаналізовано аналітичні нерівності для значень критичних параметрів моделей, що описують появу локальних енергетичних домішкових рівнів вище і нижче квазібезперервної зони. Досліджено польові і температурні залежності основних термодинамічних характеристик моделей. Показано, що поява локалізованих рівнів поблизу спотворених ланок може мати суттєвий вплив на термодинамічні властивості при низьких температурах, приводячи до додаткових особливостей на польових і температурних залежностях основних термодинамічних характеристик. Наприклад, польова залежність z-проекції середнього повного спина і польова залежність намагніченості при нульовій температурі мають кінцеві скачки, пов’язані як з квазінепереривних спектром, так і домішковими рівнями. Залишки цих стрибків добре видно при дуже низьких температурах. Середні значення z-проекції спінів спотвореного зв’язку (зв’язків) можуть зменшуватися зі збільшенням магнітного поля для деяких значень параметрів моделі. Температурна залежність питомої теплоємності може демонструвати додаткові максимуми при дуже низьких температурах. Складний коливальний характер залежності від часу динамічної поздовжньої парної кореляційної функції і автокореляційної функції пов’язані зі скінченністю моделей і з виникненням зв’язаних локалізованих рівнів енергії.</p> 2019-12-26T00:00:00+02:00 ##submission.copyrightStatement## https://periodicals.karazin.ua/physics/article/view/15145 Електроосмотичний тиск у процесі нанесення біосумісного покриття на внутрішні поверхні наноструктурованої кераміки 2020-01-09T12:31:41+02:00 Yu. I. Boyko rvvovk2017@gmail.com V. V. Bogdanov rvvovk2017@gmail.com R. V. Vovk rvvovk2017@gmail.com V. F. Korshak rvvovk2017@gmail.com <p>Обговорюється роль ефекту електроосмосу в процесі електро-хімічного нанесення біосумісного покриття на внутрішні поверхні пористої нано-структурованої кераміки - матеріалу, що використовується для виготовлення ендопротезів і імплантів в медицині.<br>Біосумісність ендопротезів і імплантів з людським тілом забезпечується нанесенням спеціального покриття на внутрішні та зовнішні поверхні матеріалу-основи. Загальновизнаною хімічною сполукою, що використовується для формування зазначеного покриття, є гідроксиапатит Ca10(PO4)6(OH)2. Полікомпонентні керамічні матеріали, з яких виготовляють основу ендопротезів і імплантів, зазвичай отримують традиційним методом порошкової металургії – спіканням, тобто витримкою суміші порошків при підвищеній температурі в умовах дії всебічного тиску. Отриманий у такий спосіб матеріал, є полікристалом. Окрім цього, в структурі такого матеріалу є певна кількість пустот у вигляді окремих пор або їх об'єднань (капілярів).<br>В роботі показано, що використання як матеріала для виготовлення імплантів нано-структурованих керамічних матеріалів з характерним середнім розміром структурних елементів (зерен, пор та їх скупчень) порядку ≈(10–9–10–7)м може зумовити більшу ефективність процесу електрохімічного нанесення біосумісного покриття на них, оскільки великий електроосмотіческій тиск, що виникає в капілярах, призводить до більшого ступеня заповнення пористої системи електролітом.<br>Величину електроосмотичного тиску можна збільшити шляхом підвищення напруженості діючого електричного поля або шляхом зменшення значення діелектричної проникності електроліту ε при введенні в електроліт додаткових хімічних добавок.<br>Максимальний ступінь заповнення порожніх каналів (капілярів) електролітом, а, отже, і ефективність нанесення біосумісного покриття на внутрішні поверхні кераміки при використанні електрохімічного методу, досягається при повній відкритості капілярної системи матеріалу.</p> 2019-12-26T00:00:00+02:00 ##submission.copyrightStatement## https://periodicals.karazin.ua/physics/article/view/15147 Модифікація методу трансфер-матриць для електромагнітних хвиль у шаруватому надпровіднику за наявності постійного магнітного поля 2020-01-09T12:32:08+02:00 N. Kvitka rokhmanova@ieee.org T. Rokhmanova rokhmanova@ieee.org S. S. Apostolov rokhmanova@ieee.org <p>У даній статті ми модифікуємо метод трансфер-матриць для вивчення бездисипативного проходження електромагнітних хвиль терагерцевого діапазону через пластину шаруватого надпровідника, поміщеного в діелектричну середу, в присутності зовнішнього магнітного поля постійного струму.<br>В роботі ми розглядаємо ТМ-поляризовані електромагнітні хвилі. Пластина розташована таким чином, що шари діелектрика і надпровідника перпендикулярні межі розділу, а зовнішнє магнітне поле направлено вздовж пластини, паралельно шарам. Ми розглядаємо випадок слабкого зовнішнього магнітного поля, при якому магнітні вихори не проникають в пластину.<br>Внаслідок нелінійності джозефсонівської плазми, що формується в шаруватому надпровіднику, магнітне поле постійного струму нерівномірно проникає в пластину і впливає на електромагнітну хвилю. Тиким чином, величина зовнішнього магнітного поля постійного струму може бути використана в якості змінного параметра для управління різними явищами, пов'язаними з поширенням електромагнітних хвиль в шаруватих надпровідниках.<br>За наявності зовнішнього постійного однорідного магнітного поля лінійні електромагнітні хвилі в шаруватому надпровіднику виявляються неекспонеціальними. Тому ми не можемо безпосередньо застосувати метод трансфер-матриць, в якому зв'язуються амплітуди при відповідних експонентах. Незважаючи на це, в даній теоретичній роботі показано, що для досить товстої пластини можна ввести матриці, які описують проходження хвилі через пластину. Аналітичні вирази для цих матриць отримані в явному вигляді в термінах спеціальних функцій Лежандра. Отримані трансфер-матриці можуть бути використані для подальшого вивчення проходження електромагнітних хвиль через шаруватий надпровідник за наявності зовнішнього магнітного поля постійного струму.</p> 2019-12-26T00:00:00+02:00 ##submission.copyrightStatement## https://periodicals.karazin.ua/physics/article/view/15148 N-точкова гравітаційна лінза як накриття і її профіль накриття 2020-01-09T12:32:30+02:00 S. D. Bronza bronza.sem@gmail.com A. T. Kotvytskiy kotvytskiy@gmail.com Ye. M. Korostelov kostya_90_@ukr.net <p>Дослідження математичних моделей гравітаційних лінз відносяться до не прямих спостережень. Особливе місце в таких дослідженнях займає візуалізація моделі лінзи. Зображення джерела і його зображень в N-точкової гравітаційної лінзи, в картинній площині, візуалізує математичну модель – алгебраїчне рівняння лінзи. Останнім часом збільшилася кількість досліджень рівняння N-точкової гравітаційної лінзи алгебраїчними методами [6-8]. Такі дослідження дають можливість розглядати гравітаційну лінзу не тільки як алгебраїчний, але і як топологічний об'єкт.<br>В роботі досліджено рівняння N-точкової гравітаційної лінзи в комплексному вигляді. Йому поставлено у відповідність розшарування над площиною джерела. Ми досліджували одну підродину лінзових рівнянь.<br>Критична множина рівнянь цієї підродини є замкнутою жордановою кривою. Рівнянням цієї підродини ми поставили у відповідність не тільки векторне розшарування, а й накриття. Розроблено метод опису накриттів, для рівнянь, каустика яких в кінцевій площині є замкнутою жордановою кривою (жорданова каустика). Окремим випадком таких накриттів є накриття для рівняння N-точкової гравітаційної лінзи, критична множина якого є замкнута жорданова крива. Ці рівняння, також, мають жорданову каустику. Метод є подібний до методу опису ріманових поверхонь алгебраїчних функцій, графами - профілями.<br>Алгоритм побудови накриттів і розроблений метод опису цих накриттів ілюструє приклад накриття, яке задано раціональною не аналітичною функцією комплексного змінного. Накриваюча поверхня має не тільки жорданову каустику, а й точку розгалуження другого порядку в нескінченно віддаленій точці.<br>У роботі використані методи теорії функцій комплексного змінного, алгебраїчної геометрії, алгебраїчної топології та теорії графів.</p> 2019-12-26T00:00:00+02:00 ##submission.copyrightStatement## https://periodicals.karazin.ua/physics/article/view/15149 Турбулентність дрейфових хвиль і аномальна дифузія плазми в ніжньогібридних порожнинах, що спостерігаються в земній іоносфері 2020-01-09T12:32:56+02:00 D. V. Chibisov dmitriychibisov@karazin.ua <p>В плазмі верхньої іоносфери Землі були виявлені області з збідненою щільністю плазми і підвищеним рівнем в порівнянні з навколишнім середовищем коливань з нижньогібридною частотою. Встановлено, що такі порожнини щільності плазми мають циліндричну симетрію і витягнуті уздовж геомагнітного поля, так що поздовжні розміри значно перевищують поперечні. Такі структури названі нижньогібридними порожнинами, досить стійкі, так що при проходженні через них космічні апарати не спостерігають значних змін параметрів порожнин. Таким чином, характер зміни порожнин з плином часу залишається неясним. В цій статті ми теоретично досліджуємо часову еволюцію порожнини в плазмі іоносфери. Оскільки збіднення щільності плазми є циліндрично-симетричною областю, воно створює радіальну неоднорідність в плазмі. У свою чергу, неоднорідність плазми призводить до розвитку низькочастотної дрейфової нестійкості і турбулентного стану плазми. Аномальна дифузія плазми поперек геомагнітного поля в результаті розвитку турбулентності дрейфовий хвиль неоднорідної плазми розглядається як механізм зміни порожнини. У даній роботі вирішується рівняння дифузії плазми в порожнині, де початкове радіальний розподіл щільності плазми є перевернутим гаусовим. Дифузія плазми відбувається радіально до центра, оскільки щільність плазми збільшується зі збільшенням радіальної координати. Отриманий розв’язок рівняння дифузії дає швидкість зменшення глибини порожнини. Крім зменшення глибини порожнини, також відбувається її розширення, однак розширення порожнини відбувається повільніше, ніж зменшення глибини. В роботі наведені графіки розподілу щільності плазми по радіусу для кількох значень часу, які показують часову еволюцію порожнини. Ці залежності показують, що за час порядку 1 секунди порожнина істотно змінюється, але не зникає повністю.</p> 2019-12-26T00:00:00+02:00 ##submission.copyrightStatement## https://periodicals.karazin.ua/physics/article/view/15151 Когерентна емісія пачок контактів Джозефсона з неоднорідною індуктивною взаємодією 2020-01-09T12:33:22+02:00 O. M. Grib alexander.gryb@googlemail.com O. L. Samsonik alexander.gryb@googlemail.com R. V. Sukhov alexander.gryb@googlemail.com <p>Протягом останнього десятиліття значні зусилля були зроблені для досягнення когерентної емісії пачок багатьох контактів Джозефсона. Відомо, що сильна емісія від одного контакту в присутності зовнішнього магнітного поля досягається на так званих сходинках Фіске на вольт - амперній характеристиці при напругах, які відповідають частотам геометричних резонансів. Однак, можливо отримати резонансні сходинки в довгих контактах без зовнішнього магнітного поля. Періодичний рух флуксонів збуджується завдяки деякій невпорядкованості в розподілі критичних струмів вздовж контактів. Так звані сходинки нульового поля формуються на вольт - амперній характеристиці завдяки взаємодії флуксонів з осциляціями напруги на джозефсонівських частотах. Ми чисельно дослідили вольт-амперні характеристики та залежність усередненого квадрату змінної напруги на кінці пачки двох довгих контактів Джозефсона від усередненої напруги. Контакти взаємодіють індуктивно один з одним. Ми ввели не тільки гаусівський розподіл критичних струмів вздовж контактів, але також гаусівськй розподіл коефіцієнтів взаємодії між контактами (взаємних індуктивностей). Сходинки нульового поля на вольт-амперній характеристиці були знайдені при напругах, які відповідають частотам як синфазних колективних мод у пачці, так і частотам відокремлених один від одного контактів. Сходинки нульового поля з'явилися у гістерезисному регіоні вольт-амперної характеристики. Стрибки напруги з резистивної гілки на сходинку нульового поля виникли на вольт-амперній характеристиці. Ми показали, що існують розподіли взаємних індуктивностей вздовж контактів, які забезпечують стрибки до напруг, при яких усереднений квадрат змінної напруги на кінці контакту (який пропорційний потужності емісії) є більшим, ніж для пачки з однорідним розподілом взаємних індуктивностей.</p> 2019-12-26T00:00:00+02:00 ##submission.copyrightStatement## https://periodicals.karazin.ua/physics/article/view/15082 Фізичний факультетський семінар 2020-01-03T12:38:31+02:00 М. Ф. Харченко kharchenko@ilt.kharkov.ua V. G. Shevchenko shevchenko@astron.kharkov.ua I. V. Krive Evgeny.E.Badiyan@univer.kharkov.ua E. E. Badiyan Evgeny.E.Badiyan@univer.kharkov.ua В. Д. Нацик Evgeny.E.Badiyan@univer.kharkov.ua D. V. Chibisov dmitriychibisov@karazin.ua В. П. Пойда vppoyda@ukr.net С. Н. Зиненко kharchenko@ilt.kharkov.ua І. Г. Слюсарев shevchenko@astron.kharkov.ua S. S. Apostolov bogdanov@karazin.ua <p>The section provides abstracts of reports that were made during the year at the faculty physics seminar</p> 2019-12-26T00:00:00+02:00 ##submission.copyrightStatement##