Книга известных специалистов в области физики низкоразмерных систем посвящена оптическим свойствам твердотельных гетероструктур с характерными масштабами пространственных неоднородностей от сотен до единиц нанометров. Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований таких важных объектов, как фотонные кристаллы, квантовые ямы и сверхрешетки, квантовые точки и металлические наночастицы. Книга предназначена для студентов старших курсов физических факультетов, а также аспирантов и научных работников, специализирующихся в области оптики твердого тела.

Известные структуры, в которых при сохранении симметрии катионы с анионами как бы меняются местами. В противоположность исходным кристаллам их называют структурными антиподами. В противовес широко распространенным перовскитам синтезированы антиперовскиты и даже антикриолит Li6NBr3. Антиструктуры пока немногочисленны и еще мало изучены, но исследование их свойств может представлять интерес, т. к. в них реализуются необычные комбинации химических элементов и должны быть оригинальные проявления физических свойств. Антиподы - это промежуточные структуры между ионными и интерметаллическими фазами. Среди них обнаружены сверхпроводники. Могут быть синтезированы кристаллы с интерметаллическими и диэлектрическими слоями, есть примеры таких структур. Приведены результаты кристаллохимического анализа структур антиперовскитов, и родственных им слоистых структур - оксигалогенидов, перовскитоподобных карбидов, нитридов, боридов. Приводятся результаты прогноза новых соединений. Книга предназначена для людей не равнодушных к новым кристаллам. специалистов по физике и химии твердого тела, материаловедению, может быть использована для студентов в качестве учебного пособия по кристаллохимии.

В монографии рассмотрены основные закономерности процесса импульсного электрического пробоя в твердых телах. Представлен новый механизм генерации первичных электронов посредством каскадных оже-переходов в валентной зоне ионных кристаллов. В рамках данного механизма разработана физическая модель канала электрического пробоя, включая элементы кристаллографической и анодной направленности канала пробоя, высокой плотности предпробойного тока, механизма движения канала и его внутренней структуры. Для специалистов в области высоковольтной импульсной техники, электрической изоляции, физики диэлектриков и полупроводников, студентов старших курсов соответствующих специальностей.

Сформулированы основные положения физической мезомеханики материалов - нового научного направления, позволяющие связать физику пластичности (микроуровень), механику деформируемого твердого тела (макроуровень) и физическое материаловедение. Пластическая деформация и последующее разрушение нагружаемого твердого тела развиваются как последовательная эволюция потери сдвиговой устойчивости на микро-, мезо- и макромасштабных уровнях. Закономерности деформации на различных масштабных уровнях масштабно инвариантны. Для изучения механизмов деформации на мезоуровне впервые применены методы технического зрения. Показано, что в деформируемом материале в месте приложения внешней нагрузки всегда возникает базовый концентратор напряжений, который играет принципиальную роль в развитии деформации на мезомасштабном уровне. Основными носителями пластического течения на мезоуровне являются объемные элементы разных размеров, их движение происходит по схеме «сдвиг + поворот». В структурно-неоднородной среде на внутренних границах раздела возникают мезоконцентраторы напряжений, которые формируют диссипативные мезосубструктуры и обусловливают фрагментацию материала на мезоуровне. Проведены электронно-микроскопические исследования основных типов субструктур мезоуровня для высокопрочных материалов. Из экспериментальных данных следует, что на границах субструктур формируются высокоэнергетические структурно-неравновесные состояния с кривизной кристаллической решетки до 1 град/мкм и высокой плотностью дисклинаций. Обнаружено новое структурное состояние - субструктура с континуальной плотностью дисклинаций - с кривизной кристаллической решетки до 40 град/мкм. Обсуждаются методологические аспекты построения единой теории деформируемого твердого тела, и предложен теоретический подход, который позволяет моделировать процессы деформации и разрушения материалов со сложной внутренней структурой на разных масштабных уровнях с использованием методов континуальной механики. Этот подход позволяет записать определяющие уравнения для описания пластических деформаций на микро-, мезо- и макромасштабных уровнях с учетом вклада накопленных деформаций на нижних уровнях в деформацию верхних уровней. Результаты теоретических расчетов хорошо согласуются с экспериментальными данными.

Дан обзор исследований, выполненных за последние 15 лет на стыке физики и механики деформируемого твердого тела на основе новых представлений о пластической деформации и разрушении как эволюции потери сдвиговой устойчивости нагруженного материала на различных масштабных уровнях. Эти исследования привели к созданию нового научного направления — физической мезомеханики материалов, которая рассматривает деформируемое твердое тело как многоуровневую самоорганизующуюся систему. Развитие механизмов и стадийности пластической деформации на различных масштабных уровнях подчиняется принципу масштабной инвариантности. Это качественно изменяет методы описания процессов пластической деформации и разрушения твердых тел. Указаны области исследований, которые являются в настоящее время наиболее актуальными в физической мезомеханике материалов и должны определить основные направления работ в науке о прочности твердых тел в ближайшие десятилетия.