Введение к работе
Актуальность проблемы. В последнее время для многих областей нзики на передний план выступает изучение принципиальных вопро-ов структурообразования. Исследование условий возникновения и оведения структур до сих пор базировалось в основном на статис-ической теории неравновесных процессов. Использование статисти-еских методов в теории неравновесных сред позволило существенно родвішуться в понимании основных принципов упорядочения, превра-ив тем самым основной рабочий инструмент в фундамент науки о труктурах.
Однако образование пространственно-неоднородных распределе-ий полей и частиц возможно не только в открытых системах, но и ри равновесии. Примеры таких образований широко известны в тео-ии поля и в физике конденсированных сред. Условия возникновения ространственно-неоднородных структур и их физические проявления гіеделяготся в первую очередь характером нелинейного взаимодейст-ия в таких системах. При этом становится актуальным и нахождение цекватного математического аппарата, описывающего процессы соз-ания и поведения неоднородных образований из полей и частиц при авновесии, а также временного и пространственного упорядочения конденсированных среда, подверженных внешнему воздействию.
Изучение реальных физических свойств систем, обусловливаю-их качественные особенности и количественные параметры среды, оторые непосредственно зависят от созданных в ней структур, пределяет предмет исследования данной диссертационной работы.
Целью работы является: развитие теории структурообразования ля нелинейных сред при равновесных и неравновесных условиях; ис-ледование условий возникновения неоднородных образований и изме-ения их параметров, обусловленных характером взаимодействия в истеме, а также внешними факторами; построение адекватного мате-атического аппарата для выделения состояний с устойчивым прост-анственно-неоднородным распределением полей и частиц и описания х поведения во времени и пространстве; поиск и обоснование ново-о подхода к геометризации взаимодействия для единообразного ппи-ания частиц и полей.
Научная новизна. Впервые дано статистическое и термодкнями-
ческое описание устойчивых пространственно-неоднородных образова ний в системе взаимодействующих классических частиц с нестандарт ным характером взаимодействия: а) когда отталкивающие силы более дальнодействуюіцие, чем силы притяжения; б) когда существует приз жение на разных и отталкивание на одном узле первоначальной peuie ки, без ограничения количества частиц на нем. Предложен новый пс ход к геометризации взаимодействия, позволивший с единых позициі описывать характеристики частиц и полей. Разработана теория жидких кристаллов, учитывающая нелинейность среды, позволившая объ* нить и предсказать ряд новых явлений:
утяжеление ионов за счет образования неоднородной деформационной "шубы";
возникновение двух периодов в распределении директора для инд; цированного холестерика;
увеличение квантового выхода фотостимулированного превращения молекул жидкого кристалла;
периодическое во времени изменение состояния жидкого кристалл: под действием температуры, лазерного излучения и постоянного электрического ПОЛЯ.
Предложено описание экспериментально наблюдавшихся новых структурных измерений в полупроводниках:
образование полых игольчатых кристаллов;
инзкекционно-стимулированное превращение дефектов;
осцилляции плотности и температуры газовой фазы экситонов над электрон-дырочным конденсатом.
Научная и практическая ценность работы определяется тем, ч решены принципиальные вопросы теоретического описания пространс венно-кеоднородного распределения полей и частиц в нелинейных системах. Это позволяет выяснить причины возникновения структур управлять параметрами среды. Изучение неоднородных образований важно и как часть многопланового исследования упорядочения, обу ловленного как характером взаимодействия в самой системе, так и внешними факторами. Предложенный подход к геометризации взаимод ствия позволяет сопоставить состоянию системы определенную внут рентно геометрию.
Некоторые результаты работы о кинетике фазовых переходов п бого рода в конденсированных средах и кинетических явлениях в ж ких кристаллах использованы при постановке экспериментальных ис следований, гроводимых в Институте физики и Институте полупрово
hkod АН УССР, Черниговском пединституте, НПО "Монокристаллреак-ив", г.Харьков.
Достоверность основных результатов и шгзодов защищаемой рабо-ы подтверждается: строгой постановкой задач; выбором адекватных еоретических моделей и методов их решения; ясной физической трак-овкой основных положений и выводов; согласием частных результа-ов с результатами, полученными ранее другими авторами; согласием экспериментальными данными, а также тем, что предложенные под-оды использовались другими авторами. Некоторые предсказания тео-ии проверены экспериментально.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Термодинамическое описание пространственно-неоднородных
аспределении полей и частиц в моделях систем классических частиц
нетрадиционным характером взаимодействия.
2. Описание структурных изменений в полупроводниках, обуслов-
е' шх неравновесной кинетикой внедренных частиц (инжекционно-сти-
улированное превраіцение дефектов, временные осцилляции плотности
температуры газовой фазы экситонов над электрон-дырочными кап-ями, образование полых игольчатых кристаллов).
-
Теория образования и взаимопревращения структур в жидких ристаллах (ритмическая кристаллизация, периодический фазовый пе-еход под действием излучения, взаимопревращение структур немати-а в постоянном электрическом поле, эффективное утяжеление ионов, величение квантового выхода фотостимулированного превращения мо-екул до значений больше единицы, появление двух периодов в рас-ределении директора для индуцированных холестериков).
-
Новый подход к геометризации взаимодействия, позволяющий циным образом описывать характеристики частиц и многообразия, а акже получать уравнения для взаимосвязных полей различной геомет-ической и физической природы.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и об-уждались на П и ІУ Международных совещаниях по нелинейным процесам в физике "Нелинейный мир" (Киев,1983,1989),13-й Международной онференции по жидким кристаллам (Канада, Ванкувер,1990), П и ІУ гесоюзных конференциях по жидким кристаллам (Тбилиси,1981; Черни-ов,1988), I и П координационных совещаниях по жидким кристаллам Киев, 1978; Ворзель,1979), на итоговых научных конференциях 'Инсти->
тута физики ЛН УССР (1977,1934,1987,1988,1990), на семинарах от; лов теоретической физики Института физики, Института полупроводі ков, Института ядерных исследований АН УССР, на семинарах по жид: ким кристаллам Института кристаллографии им.Шубникова АН СССР, объединенном семинаре Института физики конденсированных сред АН УССР (г.Львов), на семинарах в Йоркском университете и университ те Ватерлоо (Канада,1990).
Публикации. По теме диссертации автором опубликовано более 40 работ. Основные результаты изложены в работах, список которыз приведен в конце реферата.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введ« кия, пяти оригинальных глав, выводов, дополнения и списка литерг туры, содержащего 150 наименований. Работа изложена на 232 стрг ницах машинописного текста.
