Знати: найбільш поширені моделі структурних перетворень і фазових переходів, методи дослідження статистично-термодинамічних і кінетичних характеристик таких моделей; сучасні уявлення про атомарно-електронну будову функціональних матеріалів, квантові та статистичні причини закономірностей їхніх рівноважних і нерівноважних властивостей, статистичну термодинаміку та фізичну кінетику фазових перетворень, сучасні адекватні теоретичні моделі та методи дослідження явищ (структурних, механічних, теплових, електричних, магнетних, оптичних), що відбуваються при фазових переходах у матеріалах, насамперед, функціонального призначення.

Вміти: оцінювати основні фізичні параметри фазових перетворень, вибирати моделі опису, розробляти основи нових і розширювати межі застосовності наявних метод кількісного дослідження станів функціональних матеріалів для з’ясування особливостей їхніх структурних, механічних, теплових, електричних, магнітних, оптичних властивостей в умовах фазових переходів, використовувати їх для характеризації (з урахуванням розвитку експериментальної бази та новітніх потреб застосувань) матеріалів, що створюються, самостійно вивчати та творчо використовувати наукову літературу з даної дисципліни.

Електродинаміка надпровідників базується на т.з. «дворідинній моделі», яка враховує співіснування в обємі надпровідника «нормальної» та надплинної електронної рідини, яка є   «квантово-корельваним» конденсатом електронів, що рухається згідно законів квантової механіки. В курсі розглядаються лінійна та нелінійна електродинаміка надпровідників на постійному та змінному струмі, а також ефекти макроскопічної квантової когерентності, що виникають у надпровідному стані , зокрема – ефект Джозефсона і його застосування в сучасній електроніці.   


Сучасні уявлення про атомну і електронну будову наноструктур, новітні відкриття в області природознавства і сучасні проблеми фізики; методи отримання вільних кластерів, графену, фулеренів, вуглецевих нанотрубок, наночастинок, формування кластерних систем і способів їх компактування, принципи формування тонкоплівкових структур; особливості атомної і електронної будови кластерів, наночастинок і каркасних наноструктур, кластерні моделі, властивості кластерів і наночастинок; фізичну природу явищ і ефектів в кластерах, наночастинках і каркасних структурах, фізичні фактори, які є специфічними для кластерів і малих частинок.

Про визначну роль поверхні і поверхневих потенціальних бар’єрів для роботи електронних приладів і перетворювачів різних  видів електромагнітної енергії в електричну; особливості атомної будови поверхні і границь розділу, формування потенціальних бар’єрів, вплив на електронні явища і процеси, та емісійно-адсорбційні властивості в металах і напівпровідниках; природу адсорбційних сил, основні положення теорій фізичної і хімічної адсорбції та роль адсорбції в гетерогенному каталізі; закономірності фото-, термо- і автоелектронної емісії.

Метою курсу є знайомство студентів із сучасними дослідженнями електронної структури і властивостей низьковимірних систем: квазі-двовимірних і одновимірних кристалів, поверхонь та інтерфейсів, кластерів. Починаючи з огляду можливостей сучасних експериментальних методів (таких як фотоелектронна спектроскопія з кутовим розділенням, тунельна Фур'є-спектроскопія, непружне розсіяння нейтронів, та інш.) з візуалізації електронної структури низьковимірних кристалів, викладаються основи і сучасні підходи до вивчення електронних властивостей конденсованих систем, а також їх конкретні застосування при дослідженні проблем високотемпературної надпровідності, магнітного, зарядового та орбітального впорядкування, поверхневих топологічних станів тощо.

Огляд основних методів приготування мезоскопічних зразків; як впливає розмір системи на властивості матеріалів; основні методи і можливості дослідження мезоскопічних матеріалів; основні фізичні, математичні та хімічні положення, що є основою алгоритмів моделювання матеріалів. Студенти навчаються одержувати фізичні характеристики мікрооб’єктів в різних зовнішніх умовах – температурі, тиску; враховувати особливості використання граничних умов, різних типів потенціалів взаємодії при розрахунках методом молекулярної динаміки.

​Основи квантової електроніки

Мета викладання навчальної дисципліни

      Метою викладення дисципліни “Квантова електроніка” є вивчення фізики лазерів та лазерних технологій. Використання лазерів в  науці та техніці, зокрема, в системах запису, переробки, кодування та розпізнавання, передачі інформації, в системах дистанційного керування, в медицині  та  обробці матеріалів.

Даний курс передбачає вивчення основних принципів та понятійного апарату квантової електроніки та базується на дисциплінах - оптика, спектроскопія  та фізика твердого тіла.

Завдання навчальної дисципліни

·  Пояснити студентам  фізичні основи  лазерів та основні принципи їх функціонування;

·   Знати класифікації лазерів по типу активної речовини, способу збудження та спектральному діапазону випромінювання і енергетики;

·   Розуміти основи функціонування  стійких та нестійких резонаторів;

·    Оволодіти основними практичними способами аналізу роботи лазера для визначення потужності накачки, порогових умов генерації;

·   Знати основні характеристики лазерного випромінювання, які відповідальні за різноманітне використання лазерів в науці та практиці;

·   Знати основи функціонування поширених типів лазерів та їх параметрів.

Сучасні уявлення про роль електрон-електронної взаємодії у формуванні фізичних властивостей систем з вузькими енергетичними зонами та зв’язок електронної структури сильно корельованих систем (СКС) з ефектами локалізації та делокалізації носіїв заряду та спіну, про їхні рівноважні властивості та причини і закономірності фазових перетворень в СКС, про сучасні експериментальні та теоретичні методи дослідження електронних структури та властивостей функціональних матеріалах на основі СКС.

Знати: фізику взаємодії випромінення з речовиною як основу сучасних технологій створення і діагностики нових матеріалів у тому числі фізичні основи сучасних методів дифрактометрії функціональних матеріалів та виробів нанотехнологій, а також методів медичної діагностики і методів вивчення атомно-молекулярної структури біоматеріалів з використанням сучасної експериментальної бази, що включає джерела нового покоління синхротронного випромінення, електронів і нейтронів.

Вміти: створювати основи нових методів діагностики дефектної структури з урахуванням розвитку експериментальної бази і нових потреб нанотехнологій, а також розширювати функціональні можливості методів, що вже існують, та використовувати їх для діагностики характеристик структури матеріалів, що створюються, з ускладненою комбінованою надструктурою, макродеформаціями та мікродефектами.

Знати: ефективно використовувати на практиці теоретичні компоненти науки: поняття, судження, умовиводи, закони; уявляти панораму універсальних методів і законів сучасного природознавства; працювати на сучасному експериментальному обладнанні; абстрагуватися від несуттєвих впливів при моделюванні реальних фізичних ситуацій; планувати оптимальне проведення експериментів; ознайомитися з основними напрямками наукової діяльності підрозділів Інституту металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України в області наноструктурних досліджень та створювати презентаційні матеріали і робити доповіді на семінарах.

Вміти: планувати і ставити фізичний експеримент та обробляти його результати; володіти навичками самостійної роботи в лабораторії на сучасному експериментальному обладнанні та методами математичного моделювання фізичних задач; якісно доповідати результати на високому науковому та методичному рівнях.

Знати: сучасні уявлення про пріоритети дослідження та використання космічного простору; основні ідеї та методи щодо одержання матеріалів в орбітальних умовах; фізичні основи процесів твердіння, спрямованої кристалізації, тепломасопереносу у рідинах та сумішах, гідродинаміки та поверхневих явищ в умовах невагомості (мікрогравітації); сучасні методи та засоби дослідження процесів, що відбуваються внаслідок зміни сили тяжіння в широких межах.

Вміти: аналізувати перебіг багатофакторних процесів одержання матеріалів та визначати суттєві змінні, що визначають відносний  вплив фізико-хімічних властивостей матеріалу та процесу його оброблення; обирати релевантні моделі опису процесів за умов зміненої сили тяжіння; застосовувати новітні ідеї, що їх запропоновано у проведених раніше космічних експериментах, для розширення меж застосування відомих методів та технологій; самостійно вивчати та аналізувати сучасну наукову та методичну літературу з космічного матеріалознавства та космічних досліджень.

Знати: місце і роль загальних питань науки в наукових дослідженнях; сучасні проблеми фізики твердого тіла, матеріалознавства; завдання структурного аналізу в фізичному матеріалознавстві та фізиці міцності; володіти теоретичними основами методів електронно-зондового аналізу, аналітичної електронної мікроскопії, мати уявлення про інші методи локального аналізу, постановку проблем фізико-хімічного моделювання та про взаємозв’язки і фундаментальну єдність природничих наук.

Вміти: ефективно використовувати на практиці теоретичні компоненти науки: поняття, судження, умовиводи, закони; вміти розшифровувати зображення і електронограми, підбирати необхідний комплекс методів для вирішення конкретних дослідницьких завдань в області дослідження структури матеріалів. Орієнтуватися у виборі сучасної спеціальної наукової літератури.

Знати: сучасні уявлення про атомарно-електронну будову функціональних матеріалів, основні поняття електронної спектроскопії твердого тіла, основні терміни та їх визначення, основи математичного забезпечення досліджень, властивості та області застосування експериментальних методів, фізичні принципи процесів, що відбуваються у твердому тілі при взаємодії з рентгенівським випроміненням, класифікацію електронних та рентгенівських спектрів твердих тіл, фізичні принципи енергоаналізу електронів та класифікацію методів діагностики поверхні твердих тіл, основні методи досліджень, що використовуються в електронній спектроскопії, зокрема, рентгенівська фотоелектронна спектроскопія, ультрафіолетова фотоелектронна спектроскопія, рентгенівська емісійна спектроскопія, Оже-електронна спектроскопія, EXAFS-спектроскопія, XANES-спектроскопія, тунельна спектроскопія.

Вміти: вибирати моделі опису, розробляти основи нових і розширювати межі застосовності наявних методів кількісного дослідження електронних станів матеріалів, самостійно працювати з апаратурою та програмним забезпеченням наукових досліджень, вибирати оптимальні для проведення досліджень експериментальні методи та засоби обчислювальної техніки на основі порівняльного аналізу та функціональних і експлуатаційних характеристик; самостійно отримувати та аналізувати спектри поглинання, пропускання і відбивання досліджуваних об’єктів.

Знати: сучасні проблеми фізики, новітні відкриття природознавства; теоретичні моделі фундаментальних процесів і явищ у фізиці та її додатках; принципи симетрії і закони збереження; постановку проблем фізико-хімічного моделювання; методи отримання матеріалів, що мають незвичайні фізико-механічні властивості; особливості атомної та електронної будови таких матеріалів; фізичну природу явищ і ефектів при фазових перетвореннях мартенситного типу.

Вміти: ефективно використовувати на практиці теоретичні компоненти науки; працювати на експериментальному обладнанні; планувати оптимальне проведення експерименту; застосовувати в концентрованій формі систему фундаментальних знань в галузі фізики твердого тіла, квантової фізики, фізики та хімії поверхні, матеріалознавства для розуміння природи незвичайних явищ і ефектів при фазових перетвореннях мартенситного типу в різних металах і сплавах.