Достижения

Проводятся теоретические и экспериментальные исследования веществ с особыми физическими свойствами (сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики, пироэлектрики, полупроводники и др.) с целью установления условий существования, закономерностей связей состав - структура - свойства и путей направленного создания активных материалов с заданными свойствами, а также чувствительных элементов и датчиков (доктора физико-математических наук В.П. Сахненко; В.З. Бородин, Л.А. Резниченко, Раевский И.П., Панченко Е.М., кандидаты физико-математических наук Е.С. Цихоцкий, , Ю.Н. Захаров, О.Н. Разумовская, А.Н. Рыбянец, В.Г. Смотраков, В.В. Еремкин, В.В. Титов, С.В. Титов, И.Н. Захарченко, С.Г. Гах, Е.С. Гагарина, Л.А. Шилкина). Развернуты систематический поиск и разработка новых активных материалов с особыми физическими свойствами на основе исследования многокомпонентных твердых растворов. Разработано и внедрено в практику более ста сегнетопьезокерамических материалов и способов их получения, защищенных авторскими свидетельствами РФ и зарубежными патентами.

В области физики фазовых переходов разработаны базовые принципы теории структурных фазовых переходов, описываемых сложным конденсатом параметров порядка. Развито новое направление - исследование фазовых переходов в неоднородных и не полностью (структурно) упорядоченных твердых телах. Построена феноменологическая теория сверхпроводников с нетривиальным спариванием. Построена теория подвижной вихревой структуры сверхпроводников и ее взаимодействия с ультразвуковыми волнами. Согласно теории было предсказано три новых физических эффекта: эффект усиления (генерации) ультразвуковых волн движущимися вихревыми структурами при скоростях движения меньших скорости звука; резонансный по скорости вихревой структуры акустический аналог диодного эффекта; акустоэлектрический эффект в сверхпроводниках с вихревой структурой (доктора физико-математических наук Ю.М. Гуфан, В.П. Сахненко, П.Н. Брусов, Е.Д. Гутлянский).

Развиты теоретические основы новых методов исследования атомного и электронного строения конденсированных сред и их поверхностных слоев по рентгеновским и электронным спектрам, а также эффективных алгоритмов обработки экспериментальных данных (доктор физико-математических наук Р. В. Ведринский). В ходе совместных исследований, проводимых с группами экспериментаторов из университета штата Вашингтон, Сиэттл, США; университета Пари-Сюд, Орсе, Франция; Физического института университета Гессена, ФРГ; Европейского синхротронного центра, Гренобль, Франция, предложен и реализован новый метод определения динамических и статических нарушений симметрии решетки в кристаллах оксидов переходных металлов по тонкой околопороговой структуре рентгеновских спектров поглощения, в частности, малых смещений сегнетоактивных ионов для кристаллов со структурой перовскита; обоснован рентгеноспектральный метод определения в соединениях технеция и хрома токсичных компонентов; созданы теоретические основы метода определения межатомных расстояний в поверхностных слоях соединений, содержащих переходные металлы, по спектрам характеристических потерь энергии электронами.

Проводятся исследования электронного и атомного строения конденсированных систем по спектрам рентгеновской флуоресценции и дальней тонкой структуре рентгеновских спектров поглощения (EXAFS), а также исследуются характеристики межатомного потенциала твердых тел по EXAFS - спектрам. Проводится разработка методов и аппаратуры для рентгеноспектральных исследований (кандидаты физико-математических наук А. Т. Шуваев, А.В. Козинкин). Установлены закономерности электронного и атомного строения простых и сложных оксидов переходных металлов, металлоорганических комплексов, интеркалированных соединений графита и дисульфида титана, органических металлов, систем наночастиц металлов в полимерных средах, хелатных комплексов Fe, Cu - аналогов активных центров негемовых металлопротеинов. Установлены характеристики парного потенциала в металлическом цинке, простых и сложных оксидах цинка. Создан спектрометр-приставка к рентгеновскому дифрактометру для исследования дальней тонкой структуры рентгеновских спектров поглощения (EXAFS). За разработку теории, методов и приборов для рентгеноспектральных исследований химической связи в 1988 г. Шуваеву А.Т. присуждена Государственная премия РФ.

Проводятся экспериментальные и теоретические исследования электронной структуры , состава и электрофизических свойств поверхности с помощью рентгеноэлектронного, оже-электронного спектрометров, рентгеновского микроанализатора-растрового электронного микроскопа, а также с помощью разработанных в институте новых приборов и устройств (доктор физико-математических наук А.Т. Козаков). Экспериментально обнаружен, исследован и теоретически обоснован эффект электронной эмиссии, усиленной полем, с поверхности сегнетоэлектриков - электретов. Развита спектроскопия заряженных поверхностей сегнетоэлектриков.

Проводятся исследования нелинейных процессов переноса заряда в сегнетоэлектриках (позисторный, варисторный, фотовольтаический и т. п. эффекты), электретного эффекта, упорядочения в расположении различных ионов по кристаллографически эквивалентным узлам кристаллической решетки (композиционное упорядочение) и его влияния на сегнетоэлектрические фазовые переходы в перовскитах (доктора физико-математических наук И.П. Раевский, Е.М. Панченко, А.Н. Павлов). Создана экспериментальная база и налажено выращивание монокристаллов сложных перовскитоподобных оксидов (доктор физико-математических наук, Е.М. Панченко, кандидаты наук С.М. Емельянов, Л.М. Рудковская). На основе полученных результатов разработаны датчики для измерения температуры и ряд электробытовых приборов с саморегулирующимися нагревателями из позисторной керамики.. Разработаны эффективные методы управления степенью композиционного упорядочения ионов в сложных перовскитах, предложена теоретическая модель, описывающая влияние упорядочения на сегнетоэлектрические свойства. Разработаны новые сегнетополупроводниковые материалы и предложена обобщенная модель позисторного эффекта. Предложена теоретическая модель, описывающая закономерности существования электретного состояния в оксидах со структурой типа перовскита. Разработаны новые электретные материалы и приборы, использующие электретный эффект. Всего на сегнетополупроводниковые, диэлектрические, электретные материалы, способы их получения и устройсва на их основе получено 85 авторских свидетельств на изобретения и патентов.

Проводится разработка спектрометрических и радиометрических методов определения радионуклидного состава объектов экосферы, сырья, продукции и отходов различных производств для решения задач радиоэкологии и сертификации по радиационному признаку (доктор физико-математических наук М.Г. Давыдов). Создан комплекс аттестованных Госстандартом РФ аппаратуры и методик радионуклидного анализа объектов экосферы (почва, вода, донные отложения, атмосферные выпадения, аэрозоли и др.), сырья, продукции и отходов различных производств, используемые в настоящее время для экологического мониторинга Ростовской АЭС.

Проводятся исследования в области электродинамики нерегулярной ионосферной плазмы, физики галактик и звезд, физики космической плазмы, развиваются радиофизические методы исследования нерегулярных сред (доктора физико-математических наук Н.А. Заботин, В.И. Корчагин, П.Ф. Денисенко, О.А. Мальцева, кандидат физико-математических наук В.А. Марсаков). Впервые получены решения ряда абсолютных задач теории многократного рассеяния (об оптической толщине слоя плазмы, о величине аномального ослабления радиоволн, об аномальной рефракции, об интенсивности сигналов обратного рассеяния для источника расположенного внутри слоя плазмы, о распространении немонохроматических сигналов). Разработана и впервые реализована совместно с сотрудниками ИЗМИРАН методика диагностики параметров пространственного спектра естественных мелкомасштабных ионосферных неоднородностей по данным об аномальном ослаблении сигналов вертикального зондирования. Предложена модификация этой методики для диагностики микротурбулентности в плазме управляемого термоядерного синтеза. Исследована роль собственных низкочастотных излучений околоземной плазмы в механизмах взаимодействия ионосферы и магнитосферы. Установлена природа энергетических потерь высокочастотных радиоволн в ионосферной плазме. Найдены новые механизмы взаимодействия волн с турбулентной плазмой. Предложен и реализован новый способ космического томографирования - метод спутникового трансионосферного зондирования. Обширные экспериментальные исследования с использованием ИСЗ "Интеркосмос-19", "Космос-1809" и орбитальной станции "Мир" позволили проводить мониторинг магнитных возмущений, предвестников землетрясений и проявлений техногенных катастроф. Были получены первые результаты по спектру масс первичных черных дыр в различных моделях ранней Вселенной. Исследована эволюция потенциальных возмущений плотности во Вселенной со "скрытой массой". Были получены первые надежные оценки величины угловых вариаций реликтового электромагнитного излучения во Вселенной с различными типами носителей "скрытой массы". Построена теория нелинейного насыщения растущих спиральных мод в диске Галактики. На ее основе получено объяснение наблюдаемого распределения вращательного момента, плотности и поверхностной яркости в дисках галактик.

Предложены новые экспериментальные способы улучшения характеристик ионных газоразрядных лазеров. Изучены свойства газового разряда с целью повышения мощности генерации лазеров данного класса и их долговечности. Определены оптимальные параметры газоразрядной плазмы, необходимые для создания инверсии в ионных лазерах. Проведено сравнительное обобщение свойств газового разряда различной классификации - разряда постоянного тока, разряда в полом катоде, и поперечного высокочастотного разряда, как наиболее приемлемых для накачки ионных лазеров. Проведен анализ перспектив использования ионных газовых лазеров в областях новых технологий, таких как, получение тонких пленок различной структуры и модификации. Разработаны методы решения задач о распространении электромагнитных волн оптического и инфракрасного диапазонов в наноструктурированных металлических пленках (доктора физико-математических наук А.М. Лерер, И.Г. Иванов, кандидаты физико-математических наук Я.А. Рейзенкинд, Г.П. Строкань).

Разрабатываются экспериментальные методы мессбауэровской спектроскопии, рентгено- флуоресцентного анализа на основе полного внешнего отражения рентгеновского излучения, длинноволновой ИК-спектроскопии. Развиваются методы ультразвуковой уровне- и расходометрии и проводится разработка диэлкометрических методов анализа с целью создания на основе современной элементной базы приборов, как научного, так и промышленного применения (кандидат технических наук Д.А. Сарычев). Разработан и начато производство малыми сериями настольного рентгенфлуоресцентного спектрометра на основе полного внешнего отражения, включающего маломощный малогабаритный источник рентгеновского излучения, камеру полного внешнего отражения с темоохлаждаемым полу-проводниковым детектором (фирмы Amptec) и спектрометрический тракт в стандарте РС-платы. Оригинальное программное обеспечение позволяет проводить элементный анализ с использованием внешнего и внутреннего стандартных образцов. В отличие от химических методов элементного анализа или других методов рентгеновского анализа (на прямом пучке или при использовании вторичного излучения), программное обеспечение позволяет существенно повысить пределы обнаружения элементов, упростить процедуры пробоподготовки и, соответственно, повысить экспрессность измерений. Разработаны и начато производство малыми сериями семейства диэлкометрических приборов для измерения октанового и цитанового чисел бензиновых и дизельных топлив, влажности различных сельхозпродуктов и определения содержания воды в нефти.

В области медицинской техники (кандидаты физико-математических наук Е.С. Цихоцкий, А.Н. Рыбянец, разработаны датчики-зонды для ультразвуковых медицинских диагностических аппаратов (доплеровских и визуализирующих), освоено серийное производство датчиков-зондов для ультразвуковых диагностических аппаратов с использованием эффекта Доплера, разработан ультразвуковой медицинский диагностический аппарат класса портативных визуализирующих ультразвуковых диагностических аппаратов с датчиком секторного механического сканирования. Ведется разработка ультразвукового аппарата для разрушения камней в почках и в желчном пузыре (литотриптера) с пьезоэлектрической силовой антенной решеткой.

В области биофизики и хронобиологии (доктор биологических наук, академик МАЭН С.Л. Загускин) разработана естественная эволюционная классификация временной организации биосистем, создана модель и концепция кальциево-энергетического сопряжения колебательных процессов в клетке, хронобиологическая теория устойчивости биосистем. Изучены механизмы энергетической оптимизации, разработан энергетический критерий направленности биологических процессов, явление многочастотного резонанса, на основе которого создано новое направление в медицине, новые методы и аппараты для хронодиагностики и биоуправляемой хронофизиотерапии, не имеющие аналогов в мире.

С 1987 года в НИИ физики совместно с ВНИИ противопожарной обороны и Высшей инженерной пожарно-технической школой МВД РФ (Московский институт пожарной безопасности) ведутся работы по оценке пожарной опасности изделий pадиоэлектpонной техники, оборудования, техпроцессов, объектов, а также начаты исследования их электробезопасности, электромагнитной опасности и токсичности по разработанной вероятностно-физической методологии. В настоящее время в этом направлении выполнен ряд хоздоговорных тем по заказам предприятий Минприбора, Минрадиопрома, Минэлектронпрома, Минатомэнерго. В 1993 году Испытательный вычислительно-информационный центр НИИ физики аттестован Северо-Кавказским Центром стандартизации и метрологии Госстандарта России на право проведения испытаний сpедств вычислительной техники (СВТ), pадиоэлектpонной аппаpатуpы и сpедств связи на надежность и пожарную безопасность. В 1994 году НИИ физики аттестован Госатомнадзором (Донским округом) на право выполнения работ по СВТ на объектах атомной энергетики.

С 2003 года в НИИ физики РГУ по заказу государственного научно-исследовательского испытательного института проблем технической защиты информации (г. Воронеж) проводятся работы по разработке новых разделов методик сертификационных испытаний средств защиты информации.