logo

logo

Основные направления научной деятельности

 

Магнитоиндуцированные эффекты в немагнитных кристаллах

В лаборатории механических свойств кристаллов активно развивается исследование открытого здесь же магнитопластического эффекта и его различных проявлений в микро- и макро-пластичности, а также в других физических свойствах кристаллов. Этот эффект, основанный на изменении структуры примесных центров с помощью магнитного поля, превращает почти любой кристалл в функциональный материал, свойствами которого можно управлять дистанционно независимо от размеров и формы объекта, даже если это деталь нано-устройства. Причем, в зависимости от выбора легирования материал может как пластифицироваться, так и упрочняться.

Результаты, полученные в лаборатории, позволяют значительно увеличить чувствительность эффекта к магнитному полю (например, с помощью параллельного действия электрических или микроволновых полей), что в свою очередь обещает работу в очень низких магнитных полях, даже в поле Земли (в условиях резонанса).

В настоящее время работы в этой области целый ряд научных групп в России и за рубежом, причем ИК РАН остается здесь лидером. Также, в последнее время и у нас в стране, и за рубежом исследуются эффекты корреляции магнитных и электрических свойств в различных системах. Это не только так называемые мультиферроики, но и диэлектрические системы, в которых, существенную роль могут играть либо магнитные дефекты, либо структурные дефекты, изменяющие свое состояние во внешнем магнитном поле.

В лаборатории исследуются магнитоиндуцированные изменения макропараметров диэлектрических кристаллов, в частности, сегнетоэлектрических и сегнетоэластических кристаллов.

 

Высокотемпературная деформация монокристаллов
Новые подходы и оригинальные идеи в области физики пластичности включают анализ причин и особенностей локализации пластического течения, наблюдаемого в процессе деформирования твердых тел.

Особый научный интерес представляет исследование явления высокотемпературной суперлокализации пластической деформации. Это явление впервые открыто в Институте кристаллографии РАН на неметаллических кристаллах и заключается в деформационном расслоении кристаллов на локальные зоны интенсивного сдвигообразования при температурах выше половины абсолютной температуры плавления. Речь идет о критическом поведении сильно деформируемых кристаллах на основе фторидов щелочноземельных элементов и кристаллах парателлурита.

В высокотемпературной области взаимосвязанные коллективные эффекты на макро- и мезо-уровнях приводят к установлению нового, упорядоченного во времени и пространстве самосогласованного пластического течения в полосах локализованного сдвига.

 

Твердофазное сращивание кристаллов
В лаборатории реализована уникальная методика твердофазного сращивания кристаллов. На этой основе предложен новый метод создания искусственных границ зерен путем соединения кристаллов с требуемой разориентацией.

Пленки, выращенные на таких подложках, наследуют искусственную границу, которую далее можно использовать в различных устройствах (например, в качестве джозефсоновских переходов). В настоящее время на аналогичной основе создаются сложные трехмерные архитектуры внутренних нано-пустот в твердотельных элементах для современной электроники.

Разработка методов получения и исследование многослойных наноструктур, в частности сверхрешеток, на основе эпитаксиальных пленок полупроводников обусловило прорыв в развитии электроники и спинтроники. Это показывает актуальность развития разработанных в лаборатории методик создания подложек с искусственными межзеренными границами и выращивания на таких подложках многослойных эпитаксиальных пленок с регулируемой структурой, в том числе из недавно открытых железосодержащих высокотемпературных сверхпроводников и оксидных материалов спинтроники на основе ферромагнетиков.

 

Теория дефектов решетки
Отдельным направлением исследований в лаборатории механических свойств кристаллов является теория упругих полей дислокаций и других линейных дефектов в анизотропных и неоднородных средах,в том числе, пьезоэлектрических.

Актуальность этих исследований определяется настоятельной потребностью в развитии новых методов описания свойств современных материалов, в которых анизотропия и неоднородность (часто нано-размерного масштаба), а также связанные поля (например, пьезоэлектричество) являются не осложняющими факторами, а необходимыми элементами, без которых устройство не работает.

 

Теоретическая кристаллоакустика и кристаллооптика
Исследования в области теоретической кристаллооптики и кристаллоакустики с учетом анизотропии и неоднородности кристаллических структур также весьма актуальны и давно активно ведутся в лаборатории.

Акустические и электромагнитные волны находят широкое применение в различных устройствах наноэлектроники, причем кристаллы в таких устройствах играют основную роль.

В связи с этим моделирование процессов распространения и рассеяния поверхностных и объемных волн на неоднородностях в анизотропных средах представляет не только научный, но и значительный практический интерес. Решение такого рода задач способствует ускорению инновационного развития экономики.