Физика на переломе тысячелетий

Предисловие авторов9Глава 1.Теоретические модели коллективных явлений17 § 1.Базовые модели автоколебательных процессов17  1.1.Осциллятор Рэлея18  1.2.Брюсселятор19  1.3.Модель Селькова20  1.4.Обобщенное уравнение Рэлея21  Основные выводы25 § 2.Основные положения теории биполяронов большого радиуса26  2.1.Учет электронных корреляций и пространственная конфигурация биполярона29  2.2.Взаимодействие поляронов39  Основные выводы43 § 3.Основные положения физики трехмерных топологических изоляторов — нового класса квантовых материалов44  3.1.Квантовый эффект Холла46  3.2.Трехмерные топологические изоляторы50  Основные выводы55 § 4.Физические аспекты современной теории стеклования56  4.1.Теоретические методы процесса стеклования57  4.2.Характеристики процессов релаксации и кинетические критерии стеклообразующих материалов59  Основные выводы62 § 5.Диссипативные солитоны63  Основные выводы67 Литература67Глава 2.Приборы и методы исследований68 § 1.Физические процессы в металлах при ультракоротких длительностях нагрузки68  Основные выводы73 § 2.Физические принципы рентгеновской микроскопии кристаллических материалов74  2.1.Краткое изложение истории создания методов рентгеновской топографии74  2.2.Основные положения рентгеновской геометрической оптики кристаллов с дефектами77  Основные выводы81 § 3.Высокочастотные гиротроны81  Основные выводы89 § 4.Основные физические принципы современной фотовольтаики90  4.1.Классификация солнечных батарей91  4.2.Солнечные элементы на основе металлического кремния95  4.3.Солнечные батареи с параллельным разделением спектра97  4.4.Солнечные элементы третьего поколения экситонного типа98  4.5.Солнечные элементы на основе металлоорганических материалов100  Основные выводы102 § 5.Энергосберегающие катодолюминесцентные источники света нового поколения102  5.1.Принцип действия катодолюминесцентных источников света103  5.2.Пальчиковые источники света106  5.3.Плоские источники света107  5.4.Цилиндрические источники света111  5.5.Сферические и квазисферические источники света113  5.6.Особенности источников питания для автоэмиссионных источников света114  5.7.Специальные катодолюминесцентные источники света116  Основные выводы118 Литература118Глава 3.Новые разделы лазерной физики119 § 1.Нейрофотоника — новое междисциплинарное направление на основе лазерных технологий119  1.1.Оптоволоконные технологии в нейрофотонике120  1.2.Физические принципы световодной нейроэндоскопии127  1.3.Оптоволоконные нейроинтерфейсы129  1.4.Физические принципы нелинейно-оптической микроскопии132  Основные выводы134 § 2.Прямое лазерное наноструктурирование поверхности твердых тел134  Основные выводы140 § 3.Абляция поверхности материалов с применением фемтосекундных источников лазерного излучения140  3.1.Откольная абляция расплава142  3.2.Гидродинамический разлет закритического флюида (фазовый взрыв)146  Основные выводы147 § 4.Лазерная инфракрасная спектроскопия молекулярных кластеров148  4.1.Получение однородных и смешанных молекулярных кластеров149  4.2.Экспериментальные методы исследования ИК-диссоциации и фрагментации ван-дер-ваальсовых молекул и молекулярных кластеров153  4.3.ИК-фотодиссоциационная спектроскопия молекулярных комплексов, содержащих ионы металлов155  4.4.Динамика фрагментации молекулярных кластеров158  Основные выводы160 § 5.Лазерные системы для астрофизических исследований160  5.1.Лазерная гребенка оптических частот161  5.2.Типы фемтосекундных лазеров — генераторов гребенки оптических частот162  5.3.Особенности астрономической спектроскопии. Поиск экзопланет164  5.4.Возможность других астрофизических исследований169  Основные выводы171 § 6.Физические основы методов изучения структурной динамики вещества в масштабе реального времени171  6.1.Метод дифракции электронов с временным разрешением173  6.2.Субфемтосекундная электронография молекул в газовой фазе177  Основные выводы182 Литература182Глава 4.Наноструктуры и наноматериалы184 § 1.Общая характеристика наночастиц и наноматериалов184  1.1.Краткий исторический обзор развития исследований наночастиц и наноматериалов185  1.2.Классификация наночастиц и наноматериалов189  1.3.Методы получения наночастиц и наноматериалов193  1.4.Физические методы исследования наноматериалов196  1.5.Оптические свойства наночастиц205  1.6.Некоторые применения наночастиц и наноматериалов210  Основные выводы212 § 2.Наноструктуры на основе графена — нового материала для технологических приложений213  Основные выводы222 § 3.Физические основы акустических метаматериалов223  3.1.Модельное описание магнитоакустических метаматериалов224  3.2.Динамика волновых процессов в градиентных средах228  Основные выводы236 § 4.Физические основы оптических метаматериалов237  4.1.Метод волнового обтекания238  4.2.Некоторые приложения трансформационной оптики244  Основные выводы249 § 5.Электрические характеристики композитов на основе полимерных матриц, содержащих углеродные нанотрубки250  5.1.Экспериментальные исследования электропроводности композитов с присадкой углеродных нанотрубок253  5.2.Моделирование проводимости композитов с присадками углеродных нанотрубок259  Основные выводы265 § 6.Функциональные свойства многокомпонентных нанокомпозитных покрытий265  6.1.Принципы формирования нанокомпозитных покрытий266  6.2.Физические закономерности формирования наноструктурного состояния270  6.3.Комплексные исследования триботехнических покрытий273  Основные выводы277 § 7.Нано- и микроструктурирование материалов в процессе образования треков быстрыми ионами278  7.1.Эволюция треков быстрых ионов279  7.2.Наноструктурирование твердых тел быстрыми тяжелыми ионами с последующим травлением треков284  Основные выводы290 § 8.Печатные технологии в современной электронной технике290  Основные выводы298 Литература298Приложение 1. Краткая история развития представлений о строении и эволюции Вселенной300Приложение 2. Черные дыры, кротовые норы, машины времени и темная материя327 § 1.Следствия из общей теории относительности327 § 2.Прямое обнаружение гравитационных волн332 § 3.Общие представления о темной материи и о ее влиянии на процессы внутри галактик336Приложение 3. Современная физика в медицине и биологии349 § 1.Физические принципы дистанционной лучевой терапии349 § 2.Как возникла жизнь с точки зрения современной физики360Литература364