https://periodicals.karazin.ua/physics/issue/feed Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна. Серія «Фізика» 2022-01-17T18:01:25+00:00 Костянтин Мозуль 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/18267 Морфологія волокнистих структур, що утворилися в ході надпластичної деформації сплаву 01420Т із вихідною бімодальною зерновою структурою 2022-01-14T10:28:34+00:00 В.П. Пойда volodymyr.poyda@karazin.ua Д.Є. Мила volodymyr.poyda@karazin.ua А.В. Пойда volodymyr.poyda@karazin.ua С.І. Петрушенко volodymyr.poyda@karazin.ua <p>Вивчена морфологія волокнистих структур, які утворилися в робочих частинах зразків сплаву 01420Т із вихідною бімодальною зерновою структурою, продеформованих до зруйнування в оптимальних умовах надпластичної деформації при температурі Т&nbsp;=&nbsp;520°С, напруженні плину σ&nbsp;=&nbsp;4,5&nbsp;МПа. Максимальне видовження зразків, продеформованих до зруйнування δ складає 670%. Висунуто передбачення що конкретний вигляд волокнистих структур, які були виявлені в зразках дослідженого сплаву 01420Т, вірогідно залежить від об’єму метастабільної рідко-твердої фази, яка була зосереджена у вигляді включень на деяких границях зерен і здійснювала в’язкий плин у ході надпластичної деформації, її зсувної в’язкості, характеристик її поверхневого натягу, ступеню динамічного окислення розплаву та кінетики розвитку цього процесу. Остаточний вигляд волокон та їх форма, вірогідно, залежить не лише від характеру в’язкого плину рідко-твердого матеріалу, але й від процесу його кристалізації під час охолодження зразка на повітрі до кімнатної температури після завершення механічних випробувань. Встановлено що за зовнішнім виглядом усі волокнисті структури, які були виявлені в робочих частинах зразків, умовно можна поділити на такі: циліндричні волокна; конусоподібні волокна; циліндричні волокна, на яких є потовщення або ж одне чи кілька краплеподібних утворень; стрічкоподібні волокна; волокна, які мають вид сталактитів або сталагмітів. Розглянуті причини утворення тріщин на стрічкоподібних волокнах. Передбачено що вони утворилися внаслідок релаксації внутрішніх напружень, які не в повній мірі були зведені до мінімуму в ході рекристалізації, що здійснювалась під час охолодження зразка. Розглянуті причини утворення крапель на волокнах. Висунуто передбачення що волокнисті структури, схожі на сталактити та сталагміти, утворилися з в’язкого матеріалу, який у ході надпластичної деформації в результаті проходження кристалізації, що здійснювалась у локальних мікрооб’ємах волокон, поступово перетворювався з рідко-твердого у твердо-рідкий. Це приводило до того, що в закристалізованому мікрооб’ємі цього волокна в’язкий однорідний плин матеріалу вірогідно перетворився в локалізований плин, який характерний для пластичного плину, що здійснюється у результаті переміщення дислокацій у твердій фазі, і приводить до утворення волокон-сталагмітів.</p> 2022-01-05T11:03:12+00:00 Авторське право (c) 2021 Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна. Серія «Фізика» https://periodicals.karazin.ua/physics/article/view/18270 Склад і структура кальцій-фосфатних покриттів на Ti3AlC2, отриманих золь-гель синтезом 2022-01-14T12:50:03+00:00 К. Сокол dimonrdv@yahoo.com Р.В. Вовк rvvovk2017@gmail.com Д.В. Рохмістров dimonrdv@yahoo.com Ю.І. Бойко dimonrdv@yahoo.com Е. Геворкян dimonrdv@yahoo.com Д. Щербань dimonrdv@yahoo.com С.І. Петрушенко dimonrdv@yahoo.com <p>Кальцій-фосфатні матеріали протягом багатьох років широко використовуються в медичній практиці. Їхніми основними перевагами є висока біоактивність та інтеграція з твердими тканинами людини та тварин. Кальцій-фосфатні біоматеріали виготовляють у вигляді щільної кераміки різної форми та розмірів, цементів, порошків та голкоподібних кристалів ("вуса"). Незважаючи на високі механічні характеристики (твердість, компресійна міцність), кальцій-фосфатні кераміки переважно використовуються в ортопедії та стоматології переважно як наповнювачі &nbsp;дефектів кісток, утворених внаслідок травм, зламів або захворювань. Висока крихкість та низька тріщиностійкість кальцій-фосфатних біоматеріалів, нажаль, не дозволяють використовувати їх для заміщення кісток які мають високі механічні навантаження (наприклад заміна вдавлених зубів, операції на тазостегновому суглобі). Для вирішення таких завдань використовують металеві імпланти. Серед них найбільшого застосування набули&nbsp; сплави на основі Ti через його високі механічні характеристики, біосумісність, високу корозійну стійкість. Останнім часом в літературі з'явились дані про застосування МАХ фаз для медичних матеріалів. Проведено дослідження можливості ущільнення кераміки гідроксилапатиту завдяки створенню композиту на основі Ti<sub>3</sub>SiC<sub>2</sub>.</p> <p>В даній роботі вперше отримано кальцій-фосфатні покриття на Ti<sub>3</sub>AlC<sub>2</sub> підкладці методом золь-гелю. &nbsp;Досліджено вплив хімічного складу реактивів, часу нанесення покриття, температури синтезу на склад та структуру покриттів. Рентгеноструктурними дослідженнями показано, що покриття складаються з частинок розмірами 0.1-1 мкм. Основними кальцій-фосфатними фазами, з яких складаються покриття&nbsp; є CaHPO<sub>4</sub> та b-Ca<sub>3</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>. Встановлено, що товщина та фазовий склад покриттів залежать від часу нанесення покриття у кальцій-фосфатному розчині. Встановлено оптимальні умови формування покриттів.</p> 2021-12-30T00:00:00+00:00 Авторське право (c) 2021 https://periodicals.karazin.ua/physics/article/view/18273 Вплив розсіяння фононів на межі на теплопровідність двовимірної неінтерактивної фононної системи нанорозмірних структур 2022-01-14T13:10:11+00:00 Т. Медінцева nemchenko@karazin.ua К. Немченко nemchenko@karazin.ua Т. Віхтинська nemchenko@karazin.ua <p>Однією з проблем, що виникає при дослідженні теплопровідності фононних систем з низькою розмірністю при низьких температурах, є поява розбіжності у виразах для коефіцієнта теплопровідності як функції розміру зразка, а також поява незвичайних залежностей теплових потоків від градієнтів температури. Наприклад, у загальноприйнятій моделі Казимира–Займана передбачається, що на бічній поверхні зовнішніми джерелами створюється лінійний температурний градієнт. Більше того, в моделі Казимира необхідні дві умови на кордоні. Це дифузне відбиття, при якому фонон відбивається з ізотропною функцією кутового розподілу. Друга умова — наявність перерозподілу фононів за енергією, таким чином, щоб розподіл відбитих фононів відповідав випромінюванню абсолютно чорного тіла — тобто відбиття фононів має бути непружним. І якщо перша умова може бути досягнута, наприклад, за допомогою кордонів з певним ступенем шорсткості, то друга умова може бути досягнута лише за наявності теплового контакту між бічними краями зразка та термічним середовищем за певним розподілом температури. У разі термоізольованих кордонів зразка (наприклад, коли зразок знаходиться у вакуумі) або, принаймні, з недосконалим тепловим контактом, виконання другої умови є практично неможливим.</p> <p>У статті ми розглядаємо проблему теплопровідності двовимірних наноструктур – нанострічок – в діапазоні температур, коли взаємодією між фононами можна знехтувати. У цьому балістичному режимі теплові потоки можуть бути обмежені лише взаємодією фононів з межами зразків. Розглядається низка типів взаємодії фононів з межами двовимірних зразків: поглинання на межі, кінцеве число відбиттів, поглинання всередині зразка на дефектах, домішках тощо. Виведено явні вирази теплопровідності в цих випадках. Отримано інтерполяційні співвідношення, які узагальнюють існуючі вирази теплопровідності у випадку дзеркального відбиття та відбиття зі втратами.</p> 2021-12-30T00:00:00+00:00 Авторське право (c) 2021 https://periodicals.karazin.ua/physics/article/view/18275 Охолоджуваний феромагнітний екран як частина гібридної системи ізоляції надпровідникового потокового кубіту від електромагнітного оточення 2022-01-17T11:36:50+00:00 О.Г. Турутанов turutanov@ilt.kharkov.ua В.Ю. Ляхно turutanov@ilt.kharkov.ua А.П. Бойченко turutanov@ilt.kharkov.ua А.П. Шаповалов turutanov@ilt.kharkov.ua O.A. Каленюк turutanov@ilt.kharkov.ua І.О. Мартиненко turutanov@ilt.kharkov.ua <p>Currently, circuits for quantum informatics, communications and measuring equipment containing superconducting flux qubits in a planar design are being created by quantum engineering techniques. To function, such structures must be cooled in a refrigerator down to about 10 mK. The flux qubits have linear size of superconducting circuit of some tens of micrometers and are very sensitive to external magnetic fields and their variations. &nbsp;The qubit built in the gradiometer-like design has reduced sensitivity to external uniform magnetic fields, but remains quite sensitive to their variations. To protect the qubit from unwanted external magnetic fields, which include the Earth's field, man-made fields, and residual magnetic fields of the cryostat parts, it is necessary to create efficient magnetic shields. Earlier, we proposed a scheme for a single-photon microwave counter, in which a planar flux qubit in a gradiometer version serves as the receiving element. To let it function properly, a 3-layer hybrid magnetic shield composed of two superconducting and one ferromagnetic cylinders, has been designed for installation in a dilution refrigerator at 10 mK temperature. The effectiveness of such a shield depends on the correct design of all three shells. This paper presents the results of calculation and magnetic measurements of a cylindrical ferromagnetic screen made of low-temperature permalloy Cryoperm 10 in dc and low-frequency alternating magnetic fields. Cryoperm 10 keeps high magnetic permeability at liquid helium temperatures and below. It is shown that this shield is able of reducing the absolute value of the magnetic field and its variations by 55-70 dB. Together with superconducting lead magnetic shields, this design will reduce the absolute value of the field by 70 dB, and the field variation by 200 dB, which will provide the necessary conditions for the operation of a single-photon counter based on a flux qubit.</p> 2021-12-30T00:00:00+00:00 Авторське право (c) 2021 https://periodicals.karazin.ua/physics/article/view/18276 Emission from Josephson junctions with Gaussian distribution of critical currents 2022-01-05T12:24:59+00:00 О. Гриб alexander.gryb@googlemail.com <p>The model which allows to obtain the spectrum of emission of systems of Josephson junctions with the inhomogeneous distributions of critical currents along junctions is developed. With the use of this model we study electrical properties of systems in which junctions have the Gaussian distributions of critical currents. In particular, IV-characteristics and power of emission from inhomogeneous junctions with dimensions smaller than the Josephson depth of penetration of magnetic field have been investigated. We showed that for such junctions the dependence of emitted power on voltage (i.e. the spectrum of emission) had maxima at voltages corresponded to Fiske steps in the whole range of voltages, though in the IV-characteristics particularities (nuclei of zero-field steps) were not seen and they could be revealed only in derivatives of these curves. The comparison of our results with similar results which we obtained earlier for long junctions allows to suppose that the investigated mechanism of the formation of zero-field steps is general and it is valid for both long and short junctions. We investigated the averaged on random realizations height of some maximum of emitted power at different values of the Gaussian standard deviation of critical currents and found the square dependence of this height on the dimensionless parameter which characterizes the standard deviation. This result was in agreement with the theory of zero-field steps. We also considered electrical properties and power of emission from the stack of two long interacting with each other Josephson junctions in magnetic field. Each of the junctions had small (about 10<sup>-3 </sup>%) Gaussian distribution of critical currents. &nbsp;We found that if magnetic field was absent then there were only normal modes in the system (namely, the in-phase mode and the anti-phase mode). Zero-field steps were formed at voltages corresponded to the split even Fiske step. There were only normal modes in the system also when the relation of magnetic field to the value of the magnetic field at which the critical current becomes zero was more than 0.6. When this relation was smaller, other modes existed as well. We supposed that some normal modes could be destroyed because due to magnetic field standing waves were formed at both odd and even Fiske steps, so some modes could be locked with standing waves.</p> 2021-12-30T00:00:00+00:00 Авторське право (c) 2021 https://periodicals.karazin.ua/physics/article/view/18278 Basic concepts of spintronics and magnonics 2022-01-17T18:01:25+00:00 М. Мазанов mazanovmax@gmail.com В.О. Шкловський mazanovmax@gmail.com <p>The basic theoretical concepts of spintronics are discussed: spin and exchange spin currents, spin torques, the Spin Hall Effect, the Spin Hall and Hanle magnetoresistance. Within the framework of Landauer approach, the theory of spin transfer torque and spin pumping is discussed.</p> 2021-12-30T00:00:00+00:00 Авторське право (c) 2021