В монографии описан комплекс алгоритмических и аппаратурно-программных средств математического моделирования различных физических процессов и природных явлений. Особое внимание уделено задачам физики низко- и высокотемпературной плазмы, нанотехнологий (включая нанофотонику и наноматериалы) и биоинформатики. Отражены основные этапы процесса моделирования, включая разработку математических моделей и последовательных и параллельных методов, проверку их адекватности и реализацию на распределенных вычислительных системах. Монография рассчитана на специалистов в области математического моделирования, параллельных вычислительных технологий, распределенных вычислительных и GRID систем, а также параллельного программирования.

В учебном пособии изложен материал по применению методов компьютерного моделирования для исследования физических систем. В каждой главе рассмотрена самостоятельная физическая задача, в ней содержится введение в суть проблемы, изложены рецепты и алгоритмы ее решения, дано описание рабочей программы на языке Фортран 90, а также приведены примеры ее использования. Рассмотренные задачи относятся к областям статистической физики и физики конденсированных систем, физики фракталов, перколяционных и хаотических явлений. Для более глубокого усвоения материала, к каждой главе прилагаются задачи и упражнения для самостоятельной работы. Для студентов, аспирантов и преподавателей физических, физико-химических специальностей, а также научных сотрудников.

Можно ли создать формализованный аппарат термодинамики, в том числе и для самоорганизующихся систем, как раздала теоретической физики, соответствующий сегодняшнему пониманию протекающих неравновесных и нелинейных процессов в открытых системах с хаотической динамикой? В монографии излагаются проблемы математического и численного моделирования нелинейных процессов в открытых физико-химических локально-неравновесных системах с фазовыми переходами и самоорганизацией, которые ранее методами классической термодинамики не могли быть решены. Эти задачи на основе принципа локального неравновесия позволяют на феноменологическом уровне в рамках хаотической динамики описать возникновение и эволюцию гомо- и гетерофазных флуктуаций, ответственных за возникновение новых структур. Учитываются трудно формализуемые потери энергии, последействие и релаксация, которые приводят к бифуркационным явлениям, забыванию начальных условий и, как следствие, - необратимости. эффективность разработанного термодинамического подхода проверена на задачах в системах с процессами переноса энергии, массы, импульса и заряда при наличии источников и стоков, межфазного слоя с испарением и конденсацией, химическими реакциями и некоторых задачах нерегулярной динамики, включающих самоорганизацию, в биофизике и медицине. Книга может быть полезна как специалистам в области термодинамики сплошных сред, гидродинамики, синергетики, так и студенческой аудитории, в частности магистрам, специализирующимся в области термодинамик и реальных процессов.

Анализируется электронная структура и физические свойства сильно коррелированных систем (содержащих элементы с незаполненными 3d, 4d, 4f и 5f оболочками) на основе теории динамического среднего поля (DMFT). В настоящее время DMFT является универсальным и наиболее эффективным методом исследования состояний с сильными электронными корреляциями. В книге детально излагаются основы метода и даются его применения к различным классам таких систем. Книга рассчитана на широкий круг читателей: физиков-теоретиков и экспериментаторов, исследующих сильно коррелированные системы. Она будет полезна для студентов, аспирантов и всех тех, кто хочет ознакомиться с актуальной областью физики твердого тела.

В монографии рассматриваются физические процессы, встречающиеся в природе и технике и протекающие в средах, локальные свойства которых сильно изменяются на малых расстояниях в пространстве (микронеоднородные среды). Такие процессы описываются дифференциальными уравнениями в частных производных с быстроосциллирующими коэффициентами или краевыми задачами в областях сложной микроструктуры (сильно перфорированных областях). Разработаны методы построения усредненных моделей (т. е. вывода усредненных дифференциальных уравнений) физических процессов в микронеоднородных средах. Основное внимание уделяется созданию нестандартных моделей, соответствующих средам со сложной микроструктурой, характеризуемой несколькими малыми пространственными масштабами. Проводится строгий асимптотический анализ, который показывает, что такие модели могут быть нелокальными, многокомпонентными или моделями с памятью в зависимости от топологии микроструктуры. Для математиков: научных сотрудников, аспирантов и студентов старших курсов. Может быть полезна физикам, механикам, инженерам, интересующимся вопросами теории фильтрации, реологии, радиофизики, теории композитных материалов.

Анализируются физические свойства и электронные модели нового класса высокотемпературных сверхпроводников в слоистых соединениях на основе железа. Несмотря на различны химический состав и различие в кристаллической структуре, они имеют похожие физические свойства, обусловленные электронными носителями в FeAs-слоях и их взаимодействием с флуктуациями магнитного порядка. Исключительный интерес к ним объясняется перспективами практического применения. В монографии дается полная картина формирования их физических свойств на основе теоретических моделей и электронной структуры. Книга рассчитана на широкий круг читателей: физиков, изучающих электронные свойства FeAs-соединений, химиков, синтезирующих эти соединения, и специалистов, занимающихся расчетами электронной структуры твердых тел. Она будет полезна не только исследователя, работающим в области сверхпроводимости и магнетизма, но также студентам, аспирантам и всем тем, кто хочет ознакомиться с этой актуальной областью физического материаловедения.

В пособии обсуждаются проблемы рентгеноструктурного анализа нанокристаллических материалов, излагаются современные рентгенографические методики исследования наноразмерных и наноструктурированных систем. Рассматриваются особенности рентгеновской дифракции для ID и 3D когерентных наноструктур. Пособие предназначено для магистрантов ФФ НГУ, обучающихся на кафедре физических методов исследования твердого тела, а также студентов других кафедр и факультетов, занимающихся исследованием структуры нанокристаллических материалов. Предполагается, что обучающиеся знакомы с началами кристаллографии и теории рассеяния рентгеновских лучей.

Представлены сведения об основных параметрах математических моделей горения материалов в различных режимах. Впервые показано, что учет термодинамических и кинетических характеристик фазовых переходов, сопровождаемых химическими реакциями, позволяет объяснить и описать особенности горения материалов, а также их отличие от горения газовых смесей и перехода горения в детонацию. Для инженеров и научных работников, специализирующихся в области физики и теории горения и взрыва.

Основное место отведено Международной системе единиц (СИ) и гауссовой систем. Кратко описаны системы и единицы, применявшиеся в прошлом, истории их развития от мер Древнего Египта и Вавилона до старых русских мер и весов. Показано внутреннее единство многочисленных систем электрических и магнитных единиц. Книга содержит необходимые справочные таблицы. Приведена уточненная таблица фундаментальных физических постоянных, согласованная с новым определением метра. Для широкого круга специалистов и научно-технических работников, а также аспирантов и студентов физических и технических специальностей.

В настоящей монографии изложены математические модели макроскопической электродинамики. Рассматриваются уравнения Максвелла для электромагнитных полей в однородных, неоднородных и анизотропных средах, в диспергирующих, движущихся и сверхпроводящих средах, в киральных, биизотропных и композитных материалах. Построены базисные монохроматические электромагнитные поля в декартовых, цилиндрических и сферических координатах, распространяющиеся в обычных и композитных средах. Разработаны модели классических и неклассических граничных условий на поверхностях раздела сред и на тонких экранах. Получены решения модельных задач электродинамики. Книга предназначена для научных работников, аспирантов и студентов математических и физических специальностей.

В брошюре в популярной форме рассказывается о новом направлении физической кинетики - исследовании свойств неравновесного газа. После краткого исторического введения в физику газов подробно обсуждаются основные физические закономерности процессов установления равновесия по поступательным, вращательным и колебательным степеням свободы молекул в газах. Особое внимание уделяется рассмотрению практического применения неравновесных свойств газов в области физической газодинамики, теории явлений переноса и лазерной физики.Брошюра рассчитана на широкий круг читателей, интересующихся проблемами и достижениями современной физики.

В книге представлены базовые понятия теории переходной схемотехники, необходимые для разработки новой элементной базы суперкомпьютеров различных типов. Теорию переходной схемотехники, необходимые для разработки новой элементной базы суперкомпьютеров различных типов. Теорию переходной схемотехники отличает новая компонентная концепция синтеза наноструктур, в которой минимальным компонентом для синтеза схем является не транзистор, а материал и переход (связь) между материалами. Приводятся данные экспериментального 2D и 3D моделирования физических и электрических процессов в кремниевых переходных наноструктурах с минимальным топологическим размеров 10-20 нм и сравнительный анализ 4-х типов схемотехник. Книга может быть рекомендована научным работникам, аспирантам и инженерам, специализирующимся в области разработки элементной базы суперкомпьютеров и альтернативных вычислительных систем, а также бакалаврам и магистрам, обучающимся по специальностям "Нанотехнология и микросистемная техника", "Электроника и наноэлектроника", "Вычислительные системы, комплексы и сети".

В монографии разработаны и представлены: физическая модель распространяющегося в объеме г.ц.к. кристалла единичного кристаллографического скольжения, методика моделирования на ЭВМ расширения связанной с этим скольжением замкнутой дислокации, алгоритмы и программы, позволяющие методами имитационного компьютерного моделирования воспроизводить, исследовать и описывать элементарное скольжение как единый целостный процесс. В формулировке дислокационной микромеханики это соответствует моделированию действия дислокационного источника и процесса двухмерного расширения замкнутой планарной дислокационной петли, образующей фронт элементарного скольжения. Книга будет полезна специалистам, ведущим исследования в области физики прочности и пластичности с использованием методов математического моделирования, а также студентам и аспирантам соответствующих специальностей. Отдельные ее разделы могут быть использованы в курсе "Компьютерное моделирование в физике".

Описываются физико-химическкие, оптические и электрические свойства кристаллов окислов щелочно-земельных металлов (CaO, SrO, BaO). Рассматриваются свойства поликристаллических пористых оксидных покрытий катодов электровакуумных приборов: электропроводность в слабых и сильных электрических полях, контактные сопротивления, теплопроводность и распределение температуры в разных режимах, излучательная способность, вторичная эмиссия и т. п. Основное внимание уделяется особенностям термоэлектронной эмиссии реальных оксидных катодов в разных режимах работы. Обсуждаются физические явления при активировании и отравлении оксидных катодов. Рассматриваются пленки окислов и распределительные катоды. Кратко излагаются основные сведения по физике полупроводников, необходимые для понимания физических процессов в оксидном катоде, а также рассматривается взаимодействие дефектов в ионных кристаллах и свойства поверхности твердых тел.

В сборнике помещены работы как теоретического характера по наиболее общим вопросам спектроскопических исследований (штарк-фононные резонансы в оптических спектрах глубоких примесных центров, магнитофононный резонанс, эффект Фарадея и нелинейные свойства поляронов), так и экспериментального плана, в которых на конкретных полупроводниковых материалах исследовались явления элекрон-дырочного взаимодействия и характеры оптических переходов при поглощении света. Обсуждается возможность использования спектров отражения в ИК-области спектра для определения параметров эпитаксиальных структур. С точки зрения теории особый интерес представляет вопрос об электрон-фононных взаимодействиях, приводящих к безызлучательным переходам в глубоких примесных центрах, и обнаруженное проявление электро-дырочного взаимодействия в кристаллах, содержащих большие концентрации собственных вакансий. Сборник предназначен для специалистов, занимающихся изучением физических процессов в полупроводниках и полупроводниковых структурах, а также для аспирантов и студентов соответствующих специальностей.

В монографии рассматривается решение комплексной проблемы динамики и прочности, связанной с разработкой и развитием аппарата математического и компьютерного моделирования нелинейных волновых процессов взаимодействия деформируемых тел с грунтовыми средами. В книге приведены методы идентификации параметров математических моделей динамического деформирования грунтовых сред в широком диапазоне изменения давлений и скоростей деформаций, а также произведено экспериментально-теоретическое исследование нестационарных процессов высокоскоростного удара и наклонного проникания тел вращения в сжимаемые пористые среды при использовании точных решений и данных численных и физических экспериментов, Монография предназначена научным работникам, аспирантам и студентам, специализирующимся в области математического моделирования при решении динамических задач механики сплошных сред.

Спектроскопическая проблема столкновительного контура спектральных линий при резонансном поглощении для колебательно-вращательных спектров газов излагается в книге как задача математической физики. Подробно рассмотрены два главных подхода, использующиеся при описании контура, - метод кинетических уравнений и метод резольвенты. Даны интерпретация членов в выражении для резольвенты Фано и их связь с асимптотическими случаями малых и больших смещенных частот. Обсуждается вопрос о правилах сумм для коэффициентов поглощения. Показано, что отказ от длинноволнового приближения для центров масс молекул приводит к появлению "длинных" траекторий, выводящих молекулу из элементарного объема, и, следовательно, к нарушению локального термодинамического равновесия в крыльях линий. Большое внимание уделено математически точным формулировкам, что, несомненно, способствует более глубокому пониманию физических процессов. Книга будет полезна специалистам в области спектроскопии, атмосферной оптики, астрономии, физики межмолекулярных взаимодействий.