Офіційний веб сайт

Атомні властивості стиснених кристалів інертних газів

М1

Автор: Горбенко Є.Є.

Представлена Луганським національним університетом ім. Тараса Шевченка (МОН України).

Кількість публікацій: 27 статей, в т.ч. 14 реферованих публікацій.

Загальний індекс цитування робіт дорівнює 3.00

Мета роботи - створення методів теоретичного дослідження матеріалів в екстремальних умовах для прогнозу властивостей в основному стані у важковимірюваних областях; обчислення енергетичних спектрів систем квазічастинок (фононів) у твердому тілі та пружних властивостей систем, що вивчаються, при механічних напруженнях.

Автором вперше в рамках моделі К.Б.Толпиго на основі неемпіричного потенціалу відштовхування побудована динамічна теорія кристалічних ґраток інертних газів в широкому інтервалі тиску. Кількісно врахована деформація електронних оболонок в дипольному наближенні при ненульовому тиску, яка описує електрон-фононну взаємодію.

Практичне застосування кристалів інертних газів пов`язане з можливістю використання їх як холодоагентів, робочого середовища для передачі великого гідростатичного тиску при низьких температурах, ядерного пального для лазерного або електронно-променевого методу запуску термоядерної реакції, гранульованого твердого палива для теплових двигунів.

Надіслати коментар

Коментарі

Чабаненко В.В.

Відкриття нових методів експериментального дослідження властивостей речовин при високих тисках стимулювали створення методів теоретичного опису матеріалів у цих умовах.
Особливо актуальні першопринципні розрахунки тих властивостей і явищ, які поки малодоступні експериментаторам. До них в першу чергу слід віднести фазові переходи, динамічні й термодинамічні величини в області мегабарних тисків.
Основні вимоги до теорії диктуються природою досліджуваних явищ. Оскільки передбачається, що при високому тиску визначальну роль грають характер і видозміни енергетичної структури, ясно, що теорія цих властивостей повинна бути a priori мікроскопічною (квантовомеханічною), побудованою є перших принципів, без під гоночних параметрів і кількісною.
Все вищесказане свідчить про актуальність наукових праць Є.Є.Горбенка "Атомні властивості стиснених кристалів інертних газів", в якій з перших принципів побудована динамічна теорія кристалічних граток в широкому інтервалі тисків. Мені, як експериментатору особливо подобається, що в рамках єдиної схеми кількісно та в добрій згоді з експериментом досліджена велика сукупність таких властивостей, я пружні модулі, фононні спектри, теплоємність і рівняння стану всього ряду Ne-Хе при різних тисках.
Використання добре апробованих методів, зрозумілих наближень і добра згода розрахованих величин з експериментом і іншими розрахунками свідчить про достовірність отриманих результатів.
За актуальністю тематики, широті та глибині опису й інтерпретації властивостей стиснених кріокристалів, за достовірностю та практичній значущості цикл робіт Є.Є.Горбенка "Атомні властивості стиснених кристалів інертних газів" заслуговує присудження премії Президента України для молодих вчених.

Доктор фіз.-мат. наук,
зав. відділом Надпровідності і тунельної
спектроскопії Донецького фізико-технічного
інституту ім. О.О. Галкіна НАН України
В.В.Чабаненко

Румянцев В.В.

Прогрес фізики та техніки високого тиску дозволив одержувати мегабарний тиск у лабораторних умовах. Створення нових експериментальних методів, таких як непружне розсіяння рентгенівських променів, разом з технікою комірок алмазних ковадел (DAC) розширяє діапазон тиску при вимірюванні фононних частот до 100 GPa та вище. Особливий інтерес викликають кристали інертних газів, оскільки вони використовуються як передавальні середовища в DAC.
З циклом робіт Є.Є.Горбенка "Атомні властивості стиснених кристалів інертних газів" я добре знайомий, оскільки неодноразово був рецензентом його робіт. У його роботах побудована кількісна теорія динамічних і термодинамічних властивостей граток кристалів інертних газів у широкому інтервалі тиску. Як базовий метод вибраний метод Хартрі-Фока. У розвитку неемпіричної версії моделі К.Б.Толпиго врахована електрон-фононна взаємодія, що зобов'язана деформації електронних оболонок у дипольному наближенні. На основі парного міжатомного потенціалу, короткодіюча частина якого не має підгоночних параметрів, розраховані модулі пружності, енергетичний спектр фононів, термодинамічні властивості кристалів інертних газів при великому тиску в доброму узгодженні з експериментом. Досліджені квантові ефекти всього ряду Ne-Ar.
Всебічне порівняння з експериментом та розрахунками інших авторів переконують в достовірності теорії та новизні отриманих результатів.
Я вважаю, що по своїй актуальності й науковій цінності цикл робіт Є.Є.Горбенка "Атомні властивості стиснених кристалів інертних газів" заслуговує присудження премії Президента України для молодих учених.

Доктор фіз.-мат. Наук,
Проф. каф. Нанофізики
Донецького національного університету
В.В.Румянцев

Львов В.А.

Робота Є.Є. Горбенка присвячена динамічній теорії кристалічних граток отверділих інертних газів, що переьувають під тиском. В ній Є.Є. Горбенко провів такі дослідження:
1. Одержав міжатомний потенціал адекватний у разі великих стиснень (з урахуванням електрон-фононної взаємодії).
2. Розрахував дисперсійні криві стиснених ГЦК кристалів у симетричних напрямках і точках зони Бріллюена.
3. Побудував динамічну матрицю та розрахував частоти в спеціальних точках головного значення кристалів при різних стисненнях.
4. Дослідив особливості фононного спектру та пружні властивості кристалів поблизу фазових переходів і переходу ізолятор-метал.
Виконані Є.Є. Горбенком дослідження свідчать про актуальність та важливість поданої роботи.
На мій погляд, центральне місце серед результатів автора займає розрахунок фононних спектрів при великому стисненні, коли виявляється ефект „пом'якшення” фононних частот за рахунок електрон-фононної взаємодії, обумовленої деформацією електронних оболонок атомів. Особливу наукову і практичну цінність представляє теорія, побудована з перших принципів, яка дозволяє передбачати широкий спектр властивостей і явищ за таких значень тиску, які наразі ще недоступні експериментаторам.
Іншим не менш цікавим результатом є дослідження пружних модулів різного типу.
Автор показав глибоке володіння матеріалом як експериментальним, так і теоретичним. Гарне узгодження розрахованих величин з експериментом свідчить про достовірність отриманих результатів.
Об'єм і якість результатів, наведених у роботі, дають всі підстави стверджувати, що цикл праць Є.Є. Горбенка заслуговує на присудження премії Президента України для молодих вчених.

Професор кафедри комп’ютерної інженерії
радіофізичного факультету
Київського національного університету імені Т. Шевченка
доктор фізико-математичних наук,
професор Львов В.А.

Гуменюк-Сичевська Ж.В.

В даний час зібрана експериментальна інформація по дослідженню атомних і електронних властивостей кристалів інертних газів при високому тиску. Ця інформація потребує впорядкування і розуміння ходу процесів, що неможливе без проведення теоретичних розрахунків із „перших принципів”. Разом з тим, така теорія є певною передбачувальною цінністю і може направляти експериментальні дослідження для отримання нових матеріалів з новими фізичними і хімічними властивостями за допомогою високого тиску. У зв'язку з сказаним тема Є.Є.Горбенка є актуальною та представляє науковий і практичний інтерес.
До достоїнств роботи можна віднести застосування єдиного теоретичного підходу для опису різних фізичних властивостей досліджених об'єктів, дякуючи чому робота є цілісною науковою працею.
Основою для побудови динамічної теорії кристалічних ґраток є адіабатичний потенціал, одержаний К.Б.Толпиго з „перших принципів”, що явно враховує деформацію електронних оболонок атомів при коливанні їх ядер. Це дозволило автору роботи кількісно досліджувати внесок електрон-фононного взаємодії у фононні частоти у відмінності від добре розроблених стандартних методів в металах (наприклад, за допомогою функцій Гріна для зсувів електронів і фононів) для врахування неадіабатичних ефектів, що не дозволяють, проте, одержувати чисельні результати. На мій погляд, „пом'якшення” фононних частот при мегабарному тиску в кристалах Ne, Ar, Kr за рахунок електрон-фононного взаємодії є, поза сумнівом, новим і важливим результатом в теорії твердого тіла. Інший важливий результат – це розрахунок атомних властивостей з урахуванням точної ортогоналізації хвилевих функцій.
Використання методу Хартрі-Фока як базового методу, введення моделей з обґрунтованими наближеннями, а також проведене порівняння розрахованих в роботі атомних властивостей всього ряду кристалів інертних газів з експериментом говорить про достовірність отриманих результатів.
Таким чином, робота Горбенка Є.Є. актуальна та практично корисна. Вона виконана на високому науковому рівні. Вважаю, що цикл робіт Горбенка Є.Є. заслуговує присудження йому Премії Президента України для молодих учених.

Кандидат фізико-математичних наук
старший науковий співробітник Інституту
фізики напівпровідників ім.. В.Є.Лашкарьова
НАН України
Гуменюк-Сичевська Ж.В.

О.В. Хоменко

Цикл робіт Горбенка Є.Є. присвячений дослідженню динаміки ґратки стиснених кристалів інертних газів завдяки створенню нових методів теоретичного дослідження, а також обчисленню енергетичних спектрів систем фононів в твердому тілі та його пружних властивостей. Він актуальний як з загальнотеоретичної, так і з практичної точок зору, оскільки отримано модель, яка будується з перших принципів без впровадження зайвих підгоночних параметрів, та її апробовано на реальному експерименті, з яким вона збігається з великою точністю. Слід зазначити, що в роботі отримано як аналітичні залежності, так і проведене комп’ютерне моделювання, що дозволяє розраховувати графічні залежності досліджуваних величин та безпосередньо порівнювати їх з експериментально отриманими раніше. Побудовано декілька моделей, які враховують різні типи взаємодій, що дозволило проаналізувати вплив кожної з них та виділити головні.
На мою думку, з отриманих у роботі результатів найбільш важливим є встановлення того, що з ростом тиску параметри електрон-фононної взаємодії збільшуються в декілька разів, що приводить до такого яскравого ефекту як «пом’якшення» фононів у певних точках зони Бріллюена. Крім того, врахування цієї взаємодії в моделі дозволяє отримати добру збіжність теоретично розрахованих залежностей для фононних частот з експериментально отриманими.
Практична цінність роботи підтверджується тим, що отримана у ній модель та розроблений програмний продукт дозволяє швидко чисельно відтворювати реальні експериментальні ситуації, не проводячи експерименти безпосередньо. Ці данні можуть складати основу для розвитку теоретичних моделей і обчислювальних методів, які використовуються для опису процесів, що проходять при стисненні кристалів інертних газів. Наприклад, можна використовувати отримані результати для опису кінетики пружних модулів у процесі стиснення тощо.
Результати роботи апробовані, неодноразово доповідались і обсуджувались, опубліковані в провідних фізичних журналах. Вважаю, що цикл робіт Горбенка Є.Є. заслуговує присудження Премії Президента України для молодих вчених.

Доцент кафедри моделювання складних систем
Сумського державного університету,
доктор фіз.-мат. наук, доцент
О.В. Хоменко

В.Лозовський

Цикл робіт Є.Є. Горбенка присвячений дослідженню динаміки й термодинаміки решітки стиснених кристалів інертних газів з перших принципів. Такі теоретичні дослідження даного класу твердих тіл безсумнівно актуальні. Ці кристали знаходять широке застосування як середовища, що передають тиск в експериментальних установках, а також є зручними модельними об'єктами для розробки та впровадження нових розрахункових методів у фізиці. Це може служити теоретичним обгрунтуванням можливості за допомогою високого тиску отримання нових матеріалів з новими фізичними і хімічними властивостями. Описаний у роботі підхід до побудови адіабатичного потенціалу ряду неон-ксенон і послідовне введення моделей від простих до більш складних дозволяє з'ясувати найбільш важливі взаємодії в кристалах інертних газів, тобто структуру міжатомних потенціалів. Розвинена теорія дозволяє обчислити короткодіючий потенціал відштовхування індивідуально для кожного кристала ряду неон-ксенон при будь-якому тиску без будь-яких підгоночних або варіаційних параметрів, що є новим корисним результатом. Результати, що отримані в роботі, опубліковані у провідних журналах і були представлені автором на цілому ряді авторитетних міжнародних конференцій. Вважаю, що робота Горбенка Є.Є. являє собою закінчене дослідження, виконане на високому науковому рівні та заслуговує на присудження премії Президента України для молодих вчених.

В. Лозовський
доктор физико-математических наук, профессор,
завідуючий кафедрою математики, теоретичної фізики та компьютерних технологій
Інституту високих технологій
Київського національного університету ім.Т.Шевченка

Тарасенко С.В.

З результатами, що представлені в циклі наукових праць «Атомні властивості стиснених кристалів інертних газів» Є.Є.Горбенко, я обізнаний дуже добре, оскільки вони виконувались спільно з співробітниками нашого відділу, я неодноразово був присутній на семінарах, де автором доповідалися результати своїх оригінальних робіт. З огляду на стрімке зростання експерименту фізики і техніки високого тиску, важливість створення методів теоретичних досліджень матеріалів в екстремальних умовах важко переоцінити. Прикладання високого тиску додає ряд жорстких вимог до теорії. Тому необхідно розвивати методи, які :
1) використовують функціональний базис, придатний при будь-яких ступенях стиснення;
2) не містить підгіночних параметрів у короткодіючій частині міжатомного потенціалу.
Цим вимогам відповідає теорія, розвинена Є.Є.Горбенко, яка дозволяє регулярно в межах єдиної ідейної схеми розрахувати широку сукупність атомних властивостей стиснених кристалів інертних газів. Отримані результати добре узгоджуються з експериментом.
Результати циклу широко висвітлені у фахових друкованих виданнях. З огляду на актуальність даного напряму робіт та новизну отриманих результатів, я вважаю, що автор циклу наукових праць «Атомні властивості стиснених кристалів інертних газів» Є.Є.Горбенко безумовно заслуговує присудження Премії Президента України для молодих вчених.

Доктор фізико-математичних наук, професор,
завідувач відділу теорії магнетизму
та фазових переходів Донецького фізико-технічного інституту
ім. О.О.Галкіна НАН України
С.В.Тарасенко