Выпуск 5, 2024

Е. В. Окулич$^1$, В. И. Окулич$^2$, И. К. Гайнуллин$^3$, Д. И. Тетельбаум$^1$, А. Н. Михайлов$^1$

Методом молекулярной динамики смоделированы процессы структурных изменений, происходящие за время порядка 100 нс в области филамента мемристора, сформированного в нестехиометрических оксидах кремния, в том числе подвергнутых ионной имплантации, при формовке и/или переключении. При этом изучено влияние высокой температуры, при которой находится область филамента на определенных стадиях работы мемристора. Показано, что за указанные периоды времени происходят существенные структурные перестройки, заключающиеся в образовании и распаде различных комплексов, что подтверждается расчётами радиальных функций распределения расстояний между атомами в различных комбинациях.

Spacelike motion inside a closed null surface generated by Abelian electromagnetic gauge transformations

A. Garat

It has been proven previously that Abelian electromagnetic gauge transformations can create a region in spacetime surrounded by a null surface such that inside the surface spacetime undergoes a timelike-spacelike reflection. Therefore, timelike intervals will turn into spacelike intervals inside the null surface and vice-versa. We will use this property in order to prove that such a closed region will be able to undergo faster than the speed of light motion in a four-dimensional Einstein-Maxwell or Maxwell-Minkowski spacetimes.

А. А. Борзунов$^1$, Э. И. Рау$^2$, С. В. Зайцев$^2$, Н. А. Кошев$^{3,4}$, Д. В. Лукьяненко$^{1,5}$, А. Г. Ягола$^1$

В работе предлагается метод решения трёхмерной задачи томографии с использованием данных сканирующего электронного микроскопа в режиме детектирования рассеянных электронов. Исходя из предположения, что образец обладает трёхслойной структурой, построены аналитические выражения для зависимости интенсивности детектируемого сигнала от химического состава образца, толщин слоёв и энергии первичных электронов. На основе полученных аналитических выражений на примере трехслойной (алюминий-золото-кремний) структуры решается обратная задача по восстановлению толщин слоёв алюминия и золота в двух различных постановках, отличающихся между собой типом используемой априорной информации о структуре образца.

А. А. Викуловская$^{1,2}$, Д. А. Коняев$^{1,2}$

Рассмотрен один из метод решения задачи дифракции электромагнитных волн на идеально проводящих телах и экранах — метод моментов. Приведены основные принципы этого метода, включая сведение задачи к интегро-дифференциальному уравнению электрического типа и использование функций Рао-Вилтона-Глиссона в качестве базисных функций, сделан акцент на аппроксимации интегралов по треугольникам сетки на поверхности проводника. На основе рассмотренного метода приближения интегралов по треугольникам произведено улучшение разработанного ранее программного комплекса, позволяющего решать задачи дифракции на идеально проводящих телах сложной формы в векторном случае. Продемонстрировано, что изменения уменьшили ошибку приближенного решения. Результаты, полученные с помощью разработанного комплекса, хорошо согласуются с аналогичными расчетами на программном комплексе FEKО.

Е. И. Никулин, А. В. Карамышев

Настоящая работа посвящена исследованию одномерного уравнения типа <<реакция-адвекция-диффузия>> со слабой гладкой адвекцией и разрывной по пространственной координате реакцией. В работе проведено построение асимптотики, доказательство существования и исследование устойчивости стационарных решений с построенной асимптотикой, обладающих слабым внутренним слоем, который образуется вблизи точки разрыва. Для построения асимптотики был использован метод Васильевой А.Б., для обоснования существования решения -- асимптотический метод дифференциальных неравенств, для исследования устойчивости -- метод сжимающих барьеров. Показано, что такое решение как решение соответствующей начально-краевой задачи является асимптотически устойчивым по Ляпунову. Указана область устойчивости конечной (не асимптотически малой) ширины для такого решения и установлено, что решение стационарной задачи единственно в этой области.

В. В. Тарасов$^1$, И. Ф. Ларин$^{1,2}$

Поляризуемость - фундаментальная характеристика частиц. Измерение величин по- ляризуемостей пионов позволяет осуществить проверку предсказаний киральной пер- турбативной теории (ChPT). В настоящий момент проводится анализ эксперименталь- ных данных экспериментов CPP/NPP, целью которых, является измерение поляри- зуемостей пи-мезонов посредством измерения сечения Примаковского фоторождения пионных пар. С этой целью летом 2022 года на ускорителе TJNAF проведен набор экспериментальных данных по взаимодействиям поляризованного фотонного пучка с энергией 4.5-6.0 ГэВ с ядрами свинца-208 на модернизированной установке GlueX. Рассмотрены существующие эксперименты по измерению поляризуемости пионов, тео- ретические предсказания поляризуемостей, постановка экспериментов CPP/NPP на установке GlueX, ожидаемые в этих экспериментах результаты и предварительный анализ набранных данных.

Ю. В. Рыжикова, С. Б. Рыжиков

Рассмотрены общие подходы к решению фундаментальной научной задачи, направленной на установление закономерностей, определяющих количественную связь между особенностями структуры биоморфов и их спектральными характеристиками. На основе теоретического анализа определены особенности скейлинга фрактальных биоморфов. Проводится выявление особенностей формы фурье спектров и их связи с элементами самоподобия освещаемых биосистем. Выполненный расчет дифракции света на биообъектах указывает на возможность использования паттерного и скейлингового анализа для их идентификации. Полученные результаты моделирования позволяют усовершенствовать фрактальные методы оптической диагностики анализируемых биоморфов.

А. М. Черняк$^{1,2}$, А. И. Мусорин$^{1,2}$, А. А. Федянин$^2$

Исследовано поведение фарадеевского вращения на фемтосекундном масштабе в ми- резонансных магнитофотонных метаповерхностях, состоящих из двумерно упорядочен- ных кремниевых нанодисков, покрытых тонким слоем никеля. Показано, что в статиче- ском случае максимальный поворот плоскости поляризации достигает 14◦ на резонанс- ной длине волны для спектрально перекрытых электрических и магнитных дипольных мод. При прохождении одиночного фемтосекундного лазерного импульса через спро- ектированную метаповерхность, он разделяется на два, длительности которых вдвое меньше исходного, а плоскости поляризации повернуты в противоположные стороны, формируя почти ортогональные реплики.

И. В. Савицкий$^1$, П. Б. Глек$^1$, Р. М. Алиев$^1$, Е. А. Степанов$^{1,2}$, А. А. Воронин$^{1,2}$, А. А. Ланин$^{1,2}$, А. Б. Федотов$^{1,2}$

Продемонстрирован метод измерения группового индекса и дисперсии диэлектриков в схеме накачка-зондирование на примере кристалла ZnSe. Вызванная мощным сверхкоротким импульсом накачки ионизация кристалла приводит к рассеянию и поглощению следующей позади импульса накачки части широкополосного зондирующего импульса при его дисперсионном расплывании в кристалле. Варьирование задержки между импульсами позволяет управлять спектром, прошедшем через кристалл, а также восстановить групповой индекс и дисперсию кристалла.

В. А. Кульбачинский$^1$, А. С. Апрелева$^1$, В. Г. Кытин$^1$, А. В. Кошелем$^1$

В настоящей работе нами исследованы температурные зависимости сопротивления  (интервале температур 4,2<T<330 K) монокристаллов Bi2-хAsxTe3 (0<x<0.034), Sb2--xCuxTe3 (0<x<0.1) и Sb2-хSnxTe3 (0<x<0.0075), а также термоэдс и теплопроводность твердых растворов Bi2-хAsxTe3 в интервале температур 77<T<330 K. В интервале температур 100–320 K зависимость (T) подчиняется степенному закону с показателем степени m = 2 (Bi2-хAsxTe3), m = 1,2-1,1 (Sb2--xCuxTe3) и m = 1,2-0,6 (Sb2-хSnxTe3). Для Bi2-хAsxTe3.установлено, что проводимость уменьшается, а коэффициент Зеебека вначале существенно возрастает, а затем уменьшается при увеличении х. Теплопроводность образцов с As уменьшается по сравнению с исходным теллуридом висмута при Т<250K. В результате максимум термоэлектрической эффективности ZT смещается от 300 К до 250 К при увеличением содержания As.

С. Э. Киргизов, О. К. Кувандиков, Д. Х. Имамназаров

Методом химического соосаждения получены магнитные наночастицы Co$_x$Ni$_{1−x}$Fe$_2$O$_4$ с x = 0, 0.25, 0.5, 0.75 и синтезированы магнитные жидкости на их основе. Выполнен структурный и фазовый анализ полученных наночастиц, определены характерные размеры наночастиц и дисперсия по размерам, намагниченность магнитных жидкостей с содержанием 0.5 объемных % магнитных наночастиц. Дифрактограммы всех составов подтверждают образование однофазной структуры кубической шпинели NiFe$_2$O$_{4}$ и CoFe$_2$O$_4$. Средние диаметры частиц, определенные с помощью просвечивающего электронного микроскопа, составляют 17.2, 15.0, 14.6, 11.1 нм при x= 0, 0.25, 0.5, 0.75, соответственно. Намагниченность насыщения изготовленных на основе наночастиц Co$_x$Ni$_{1−x}$Fe$_2$O$_4$ магнитных жидкостей уменьшается с 38.25 эме/кг до 5.33 эме/кг при уменьшении концентрации кобальта от х=0.75 до х=0. Если при х=0, 0.25 и 0.5 магнитные жидкости характеризуются суперпарамагнитными свойствами, то для жидкостей на основе Co$_{0.75}$Ni$_{0.25}$Fe$_2$O$_4$ обнаружена широкая петля гистерезиса с коэрцитивной силой HC = 612 Э, что связывается с однодоменным состоянием частиц Co$_{0.75}$Ni$_{0.25}$Fe$_2$O$_4$ несмотря на их малый размер.

Н. Н. Перова$^1$, Е. А. Ганьшина$^1$, И. М. Припеченков$^1$, Д. М. Гридин$^1$, Е. В. Харин$^2$, В. А. Теджетов$^2$, Е. Н. Шефтель$^2$, А. Б. Грановский$^{1,3}$

Приводятся результаты исследования магнитных свойств нанокристаллических пленок Fe$_{72.4}$Ti$_{5.4}$B$_{19.2}$O$_{3.0}$, подвергнутых отжигу в вакууме при 200°, 300° и 400°С. Пленки со смешанной (нанокристаллическая + аморфная) структурой толщиной 0.52 мкм получены магнетронным осаждением на стеклянные подложки. Измерены петли гистерезиса на вибрационном магнитометре, полевые и спектральные зависимости экваториального эффекта Керра (ЭЭК), визуализированы процессы перемагничивания на магнитооптическом Керровском магнитометре. Показано, что происходящие в результате отжига процессы частичной кристаллизация исходно аморфной фазы и перераспределения Ti и В соответственно внутри кристаллических зерен и межзеренных границах, приводящие к формированию новых фаз, проявляются в двухступенчатом процессе перемагничивания и в модификации спектров ЭЭК.

И. В. Григорян$^1$, А. М. Адельянов$^1$, Г. Б. Хомутов$^1$, А. П. Пархаева$^3$, Е. Ю. Симоненко$^1$, А. Г. Миронова$^5$, В. А. Пигарева$^2$, А. В. Сыбачин$^2$

В настоящей работе изучалось взаимодействие β-карбоксиметил циклодекстринов (КМЦД) с мономолекулярными слоями из смеси электронейтрального и катионного липидов на поверхности водной субфазы. Монослои переносились на подложки из слюды с помощью метода Ленгмюра-Блоджетт и исследовались методом атомно-силовой микроскопии. Анализ изотерм сжатия монослоев и АСМ-изображений показал, что адсорбция КМЦД на катионном ленгмюровском липидном монослое сопровождается формированием надмолекулярных ансамблей схожей морфологии вне зависимости от концентрации добавленных олигосахаридов.

Б. П. Кондратьев, К. А. Ключинский

Исследуется динамика двух взаимодействующих концентрических звездных колец, находящихся в центральном парсеке Галактики. Массивное широкое кольцо с обратным движением звезд (известное в литературе как «clockwise» диск) моделируется диском с небольшим вырезом в центре. Другое кольцо с прямым движением звезд («counter-clockwise» диск), представлено тонким круговым колечком с наклоном к плоскости диска. Из наблюдений известны массы колец их геометрические параметры и пространственная ориентация. Найдены взаимная гравитационная энергия и момент сил между этими кольцами, построены графики этих величин в зависимости от угла наклона Вычислены угловые моменты колец и отношение которых Для системы колец определена плоскость Лапласа и углы её ориентации. Установлено, что взаимное возмущение вращающихся колец приводит к прецессии узлов с периодом Линии узлов обоих колец в плоскости Лапласа движутся с одинаковой угловой скоростью, но в противоположных направлениях. Это объясняет известный из наблюдений большой угол расхождения линий узлов.

И. И. Мохов$^1$, В. И. Перминов$^2$, И. А. Фомина$^4$

Представлены результаты анализа вариаций температуры в области мезопаузы по данным многолетних измерений на Звенигородской научной станции Института физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН (ЗНС ИФА РАН) в 1960–2024 гг. на фоне глобальных климатических изменений. Наряду с вариациями температуры в области мезопаузы по измерениям излучения гидроксила анализировались две версии вариаций температуры в области мезопаузы, приведенных к одному уровню солнечной активности. Получены количественные оценки сильного понижения температуры в области мезопаузы в течение последних десятилетий зимой на фоне глобального увеличения приповерхностной температуры. В том числе, с использованием кросс-вейвлетного анализа данных для временного интервала 1960−2024 гг. отмечена значимая когерентность их наиболее долгопериодных вариаций, которая ранее не проявлялась по данным для более короткого временного интервала. Возможность проявления подобной когерентности прогнозировалась в (Мохов и др., 2017) при продолжении глобального потепления по результатам расчетов с глобальной климатической моделью для 20−21 веков с учетом антропогенных воздействий, но ранее не проявлялась по данным наблюдений для более короткого временного интервала. Наряду с долгопериодными тенденциями отмечены особенности резкого понижения температуры в области мезопаузы в 1970-х гг. и его синхронность с известным сдвигом в климатических режимах у поверхности, связываемым с явлениями Эль-Ниньо. Результаты кросс-вейвлетного анализа с использованием данных, полученных на ЗНС ИФА РАН для временного интервала 1960−2024 гг., свидетельствуют о проявлении более значимой связи температурных вариаций в области мезопаузы с индексами Эль-Ниньо в последние десятилетия.

Д. С. Юров$^{1,2}$, М. А. Борисов$^{2,3}$, А. С. Алимов$^{1,2}$, А. Н. Ермаков$^{1,2}$, А. Н. Каманин$^{1,2}$, Н. И. Пахомов$^{1,2}$, А. С. Симонов$^2$, Я. Ю. Филиппов$^4$, В. В. Ханкин$^{1,2}$, В. И. Шведунов$^{1,2}$, И. В. Шведунов$^2$, Н. В. Шведунов$^{1,2}$

Статья посвящена разработке линейного ускорителя электронов для комплекса лучевой терапии «Оникс». Дан краткий обзор ускорителя, указаны основные проблемы, возникшие в процессе разработки. Основная часть статьи содержит решение наиболее критичной из них, связанной с обратной бомбардировкой катода электронной пушки, и приводившей к нестабильности тока пушки и мощности дозы тормозного излучения во времени. Описаны изменения в конструкциях ускоряющей структуры и электронной пушки, позволившие устранить проблему обратной бомбардировки и достичь требуемой стабильности параметров тормозного излучения.

Д. С. Юров$^{1,2}$, М. А. Борисов$^{2,3}$, А. С. Алимов$^{1,2}$, С. З. Багова$^4$, А. Н. Ермаков$^{1,2}$, А. Н. Каманин$^{1,2}$, Т. К. Лобжанидзе$^4$, Н. И. Пахомов$^{1,2}$, А. С. Симонов$^2$, В. В. Ханкин$^{1,2}$, В. И. Шведунов$^{1,2}$, И. В. Шведунов$^2$, Н. В. Шведунов$^{1,2}$

Вторая часть статьи о разработке линейного ускорителя электронов для комплекса лучевой терапии «Оникс» посвящена решению проблем, связанных с высокой напряженностью электрического поля в ускоряющей структуре, к числу которых можно отнести высокие темновые токи, долгий процесс тренировки, большие затраты импульсной СВЧ мощности на омические потери в стенках структуры, ее низкую эффективность. В статье приведены шаги, предпринятые нами для уменьшения величины электрического поля и роста эффективности ускоряющей структуры. Показаны основные результаты испытаний характеристик тормозного излучения для финального варианта ускоряющей структуры.