Изложены основы подхода к изучению отклика структуры плазменно-пылевых кластеров различного состава, находящихся в удерживающих полях различной конфигурации. Постановка задач и анализ результатов проводились на основе позиций физической мезомеханики.. В качестве внешнего удерживающего поля использовались комбинация электрического поля и силы тяжести. Расчеты производились в рамках метода молекулярной динамики. Межчастичное взаимодействие описывалось парным изотропным потенциалом Дебая-Хюккеля. Заряд пылевых частиц рассчитывался в рамках теории приближения ограниченных орбит. При определении параметров конфигурации поля использовались экспериментальные данные. Получено хорошее количественное согласие с имеющимися экспериментальными данными как по структуре формируемого плазменно-пылевого кластера, так и по характерным расстояниям между плевыми частицами. Особое внимание уделено зависимости структуры и формы плазменно-пылевых кластеров от числа пылевых частиц в удерживающих полях с различной степенью анизотропии. Показано, что в изотропном внешнем поле пылевые частицы формируют кулоновский шар с оболочечной структурой в кристаллическом состоянии. Отмечается, что в зависимости от внешних условий плазменно-пылевой кластер может существовать как в объемном, так и в плоском состоянии. Как плоские, так и объемные плазменно-пылевые кластеры в кристаллическом состоянии имеют оболочечную структуру, однако в анизотропном случае их структура усложняется, становясь расщепленной.

Впервые проведено исследование бинарной смеси пылевых частиц в плазме, находящихся во внешнем электростатическом гармоническом удерживающем поле, а также в поле композиции гравитационной, термофоретической и электростатической сил. Межчастичное взаимодействие описывалось потенциалом Юкавы. Изучено пространственное распределение бинарной смеси частиц в зависимости от концентрационного состава. Показано, что частицы образуют оболочечную структуру, в которой каждая оболочка содержит только свой сорт частиц, при этом частицы меньшего размера формируют внешние оболочки по отношению к частицам большего размера. Установлено, что с увеличением различия частиц по размеру происходит их пространственное разделение вплоть до образования двух отдельных сферических плазменно-пылевых систем. Ключевые слова: пылевая плазма, бинарный кулоновский шар, молекулярная динамика.

Проведено исследование процесса диспергирования металлических образцов на микроскопическом уровне при высокоскоростном нагреве. Расчеты проводились в рамках метода молекулярной динамики с использованием многочастичных потенциалов межатомного взаимодействия. Показано, что процесс электротеплового импульсного диспергирования имеет выраженную стадийность. Отмечено, что интенсивность процессов, ответственных за испарение и столкновение кластеров, существенно выше процессов осаждения. Исследование влияния интенсивности теплового нагружения на динамику диспергирования показало, что с увеличением температуры нагрева средний размер кластеров уменьшается, а их число увеличивается.

Проведено молекулярно-динамическое изучение структуры плазменно-пылевых кластеров в основном состоянии для различных конфигураций удерживающего поля. Взаимодействие между пылевыми частицами сферической формы, их которых состояли моделируемые кластеры, описывалось парным потенциалом Юкавы. В зависимости от степени анизотропии удерживающего поля (отличие по величине удерживающих сил в вертикальном и горизонтальном направлениях) были определены условия, при которых трехмерная структура в основном состоянии (случай изотропного удерживающего поля) переходит в двухмерную. Исследованы форма, геометрические размеры и структура плазменно-пылевых кластеров в зависимости от числа пылевых частиц и степени анизотропии удерживающего поля.

Исследована возможность нанофрагментации материала в приповерхностных слоях на начальных стадиях процесса релаксации. Исследования проведены на основе компьютерного моделирования методом молекулярной динамики.. Показано, что на начальном этапе процесса релаксации возможно формирование разориентированных наноблоков. Фрагментированная структура формируется в области локализованной деформации вблизи концентраторов напряжений и распространяется вглубь материала. Показано, что в области локализации деформации функция радиального распределения атомной плотности имеет вид размытых пиков, соответствующих пикам идеальной гранецентрированной кристаллической (ГЦК) структуры, а в области кристаллита, где локализация деформации не наблюдается, происходит расщепление пиков ГЦК-структуры, обусловленной деформационным нарушением симметрии. Полученные результаты дают возможность утверждать, что возможным механизмом релаксации внутренних напряжений в постнагруженных твердых телах является эффект нанофрагментации материала.

В книге рассказывается о быстро развивающейся области - физике кластеров, возникшей на стыке таких наук как молекулярная и атомная физика, физика конденсированных сред, химия атомов и молекул, молекулярная биология и биохимия. Важность и актуальность введения в проблемы, возникающие в этой области, ясный и вместе с тем строгий стиль изложения несомненно обеспечат ей успех у широкого круга читателей. Книга содержит много рисунков и схем, а также задачи к каждой главе, делающей ее ценным учебным пособием - первым в мировой литературе, посвященным столь широкой междисциплинарной области знания. Она будет полезна студентам, аспирантам, а также в качестве справочного пособия специалдистам, работающим в разных разделах науки.

In the work, the dispersion of metal specimens on high-rate heating was studied at the microlevel. The calculations were performed in the framework of the molecular dynamics method with the use of many-body interatomic potentials. It is shown that the electrothermal pulse dispersion has a pronounced stage character. It is pointed out that the processes responsible for evaporation and collision of clusters are much more intense than those of precipitation. Study into the effect of the thermal loading intensity on the dispersion dynamics shows that increasing the heating temperature causes a decrease in the average size of clusters and an increase in their number.

В настоящем учебнике излагаются физические основы нанотехнологий. Книга cocтoит из трех относительно самостоятельных частей. Первая часть посвящена рассмотрению физических явлений и описывающих их законов и положений, относящихся к плазменному состоянию вещества. Также изучается еще один раздел, имеющий принципиальное значение для создания нанотехнологий, — область физики, связанная с конденсированным состоянием вещества в наномасштабных областях пространства. Имеются в виду наноструктуры как таковые, а также входящие в состав макрообразцов, прежде всего у поверхности твердых тел. Основополагающие идеи, относящиеся к физике микро- и наномира материальных тел, находящихся в твердом и жидком состояниях, нашли отражение во второй части учебника. В третьей части излагаются новые теоретические и экспериментальные методы исследования многоэлектронных систем. В написании учебника широко использовался материал обзорных статей, опубликованных в журнале «Успехи физических наук». Книга предназначена для студентов старших курсов, обучающихся по направлениям, готовящим инженерно-технических работников промышленных производств, а также научных сотрудников для научно-исследовательских организаций. Она может использоваться и для других специальностей естественно-научного и технического направления обучения в вузах, где читаются курсы, связанные с физическими явлениями материального мира нано- и микромасштабов; будет также полезна преподавателям соответствующих дисциплин и всем, кто увлекается физикой и интересуется ее современным состоянием.