National Tetchnical University of Ukraine Igor Sikorsky Kyiv Politechnic Institute International office Faculty of Physics and Mathematics

Національний технічний університет України Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського. Міжнародний офіс Фізико-математичного факультету

  • Збільшення розміру шрифта
  • Звичайний розмір шрифта
  • Зменшити розмір шрифта

Основні результати наукових досліджень та науково-технічних розробок за пріоритетними напрямами.

e-mail Друк PDF

Новітні технології та ресурсозберігаючі технології в енергетиці, промисловості та агропромисловому комплексі.

За даним напрямком факультетом у 2010 році виконувалось 1 НДР “Теорія структурно-параметричного геометричного моделювання як засіб комплексної оптимізації процесів автоматизованого проектування та виробництва ” (Фізико-математичний факультет - керівник проф. Ванін В.В.)

Визначено найбільш перспективні напрямки застосування геометричного моделювання.

Узагальнено й систематизовано автоматизованє проектування та виробництво продукції машинобудування з точки зору структурно-пара-метричного підходу.

Розроблено критерії, принципи, прийоми та методики формалізації процесів проектування та конструювання продукції машинобудування.

Розроблено критерії, принципи, прийоми та методики формалізації процесів підготовки виробництва та виготовлення продукції машинобудування.

У 2010 році з використанням результатів виконаних робіт опубліковано 12 статей в фахових збірниках. Опубліковано 12 статей. В роботі приймало участь 3 студента.

Нові речовини і матеріали

За даним напрямком факультетом у 2010 році виконувалось 5 НДР

Результати роботи впроваджено у навчальний процес при викладанні дисциплін ”Сучасні питання фізики твердого тіла”, „Спеціальні розділи експериментальної фізики”, „Структура та динаміка поверхні металів”, „Методи аналізу поверхонь”, „Обчислювальні методи в фізиці”, „Фізика наночастинок”, був розширений розділ «Автоколивальні процеси на міжфазній поверхні провідник-електроліт в магнітному полі» курсу фізики магнітних явищ.

Результати роботи використано в установах, що працюють в галузі фізики напівпровідників, фізики твердого тіла та мікроелектроніки (Інститут металофізики НАНУ, Інститут магнетизму НАНУ, Інститут фізики напівпровідників НАНУ, інститут теоретичної фізики НАНУ).

У 2010 році з використанням результатів виконаних робіт опубліковано 31 статей, зроблено 37 доповідей на конференціях, в т.ч. 24 на міжнародних. До виконання залучалось 79 студентів. Захищено 4 кандидатських дисертації. Підготовлено одну докторську дисертацію.

НДР „Вплив магнітного поля на автоколивальні процеси на міжфазній поверхні провідник-електроліт”, (Фізико-математичний факультет - наук. керівник – проф. Горобець Ю.І.) .

Досліджено процес травлення сталі під впливом постійного магнітного поля в розчині азотної кислоти з врахуванням наявності різного розподілу магнітостатичних полів при орієнтації магнітного поля перпендикулярно до поверхні металу та перпендикулярно до напрямку протяжки зразка, паралельно до поверхні металу та перпендикулярно до напрямку протяжки зразка, а також паралельно до поверхні металу та паралельно до напрямку протяжки зразка. Проведено дослідження впливу сили тяжіння Землі на характер травлення в магнітному полі. Показано, що коливання мають квазіперіодичний характер, який залежить, зокрема, від складної конфігурації потоків електроліту, що виникають підчас процесу травлення, а також від геометрії розташування зразка. Отримані часові залежності маси кородованої речовини в магнітному полі при відповідних орієнтаціях магнітного поля по відношенню до поверхні металу та до напрямку протяжки зразка при різних концентраціях розчину.

“ Теоретичні та експериментальні дослідження морфології та оптичних властивостей фотохімічно/термічно синтезованих нанорозмірних частинок з характерними спектрами поверхневого плазмонного резонансу” (Фізико-математичний факультет - керівник проф. Горшков В.М.).

Отримані зразки мезакористого кремнезему з впровадженними наночастинками срібла та золота. Експериментально встановлені температурні та контцентраційні режими для формування від'ємної кривизни. Розроблені програми для розрахунку локального поля наночастинок складної форми. Експериментально досліджено характеристики матеріалів.

«Дослідження впливу статистичних характеристик частково когерентних променів при їх використанні в оптичних системах зв’язку» (Фізико-математичний факультет - керівник проф. Гермаш Л.П.).

Проведено вивчення процесу поширення в турбулентній атмосфері Землі частково когерентних лазерних променів, утворених внаслідок штучної фазової модуляції в площині апертури пучка. Розроблені алгоритми для моделювання поширення частково когерентних лазерних променів в турбулентній атмосфері Землі. Встановлені закономірність розповсюдження частково когерентного лазерного випромінювання через турбулентну атмосферу в дводифузорній моделі. Розроблені методи оптимізації параметрів фазового модулятора з метою мінімізацій.

«Електронні процеси у пробійних електричних полях в політипах карбіду кремнію» (Фізико - математичний факультет – керівник Л.П.Гермаш.).



Створено програму та отримані результати розрахунків зонної структури кубічного SiC за методом емпіричного псевдопотенціалу. Створена методика та змонтовано лабораторний стенд для анодизації поверхні кристалів карбіду кремнію. Отримано характерні розміри та структура нанопор. Узагальнені відомості про вплив технологічних методів на структуру поверхні.

Розроблено та виготовлено лабораторний стенд для дослідження газочутливості напівпровідникових сенсорів. Отримані експериментальні дані про вплив газового середовища на електричні характеристики шарів пористого SiC.

“ Розробка оптичних методів і засобів багатопараметричного технологічного контролю основних параметрів стрічкових матеріалів (Фізико - математичний факультет – керівник С.О Воронов.)

Розроблено оптичну систему безперервного технологічного контролю основних параметрів (блиск, товщина, вологість) стрічкових і листових матеріалів, які виготовляються в целюлозно-паперовій, деревообробній та інших галузях промисловості.

Запропоновано ефективний метод вимірювання блиску при технологічному контролі. Доведено доцільність сумісного вимірювання блиску і кольоровості матеріалу. Вперше запропоновано метод одночасного вимірювання блиску і кольоровості паперово-целюлозних матеріалів в технологічному потоці. Визначено і розраховано похибки вимірювання параметрів, які виникають в процесі технологічного руху матеріалу. Запропоновано методики їх усунення або зниження до значень, що знаходяться в межах основної похибки: 1% для виміру блиску, 0,5% для товщини і 0,5% для вологості. Розроблено стандартні зразки – імітатори вологості речовини для побудови номінальної градуїровочної характеристики інфрачервоних вологомірів. Це дало можливість підвищити точність вимірювання вологості на 40%. Запропоновано використання імітаторів в якості еталонів вологості речовини. Проведено їх випробування на промислових підприємствах, підтверджено необхідність їх широкого застосування. Розроблено, виготовлено і пройшло випробування трьох параметрична вимірювальна система, яка має наступні переваги перед існуючими: високу точність контролю, високу ефективність, низьке енергоспоживання, суттєве підвищення строку роботи приладу, низьку вартість. Випробувано вимірювальну систему в умовах промислового виробництва на ВАТ «Корюковська фабрика технічних паперів» по параметру блиск, ВАТ «Троїцька паперова фабрика» (Росія) по параметру вологість, ВАТ «Укрпластик» по параметру товщина. Результати підтвердили придатність приладів для технологічного контролю по вказаним параметрам.

НДР “Дослідження електрофізичних параметрів сегнетоелектричних матеріалів та наноструктур теплових сенсорів” (керівник Воронов С.О.)

Досліджено багаточастинкові системи для задач, що виникають у наномеханічних пристроях та приладах. Розроблено алгоритм комп’ютерного експерименту методом молекулярної динаміки. Проведено макетування лабораторного зразку для формування широкоапертурних пучків нейтральних атомів металів та неметалів. Проведено вибір оптимального алгоритму МД – розрахунків. Проведено обчислення ефективного силового поля при МД – моделюванні. Проведено дослідження електрофізичних сегнетоелектричних шарів динамічним методом. Розроблено вузол магнетронної системи для формування наношарів. Розроблена ескізно-конструкторська документація пристрою виділення та групування нейтральних атомів з 5% діапазоном відхилення від середньоквадратичної швидкості.

“Асимптотичні і якісні методи дослідження еволюційних систем” (керівник Самойленко А.М.)

Проведено дослідження структури множин розв’язків систем лінійних диференціально-функціональних рівнянь із лінійними відхиленнями.

Магнітні та транспортні властивості впорядкованих наноструктур в пористих матрицях” (керівник Гермаш Л.П.)

Розроблено технології отримання впорядкованих наноструктур в пористих матрицях анодованого оксиду алюмінію.

“Магнітопружні ефекти в квазікласичних та квантових магнетиках” (керівник Локтєв В.М.)

Розроблено моделі та проведено аналіз властивостей магнітних матеріалів різного типу (слабких феромагнетиків, квантових магнетиків, антиферомагнетиків) з сильною магнітопружною взаємодією.

“Архитектурна організація програмних засобів оперативного аналізу інформаційних ресурсів електронних бібліотек” (керівник Котовський В.Й.)

Розроблена постановка задачі та методів її розв’язання. Розроблена структура експертних систем для систематизації ресурсів електронних бібліотек. Розроблені алгоритми експертних систем для систематизації ресурсів електронних бібліотек.

Створення багатоканального побутового лічильника витрат природного газу на основі пасивних сенсорів на поверхневих акустичних хвилях. Вивчення можливостей дистанційного керування пасивними сенсорами” (керівник Коломейко А.В.)

Проведення оптимізації та відпрацювання пасивних сенсорів з метою підвищення їх метрологічних параметрів та вимірювальної системи в цілому що підтримує алгоритм безконтактного багатоканального зчитування даних та інтерфейсів для зв’язку з сервісним обладнанням.

“Дослідження параметрів робочих органів та модернізація конструкції польової землерийної машини ЕТЦ-200М” (керівник Юрчук В.П.)

Модернізація існуючої конструкції польової землерийної машини ЕТЦ-200М (робочі креслення екскаватора траншейного ланцюгового). Розробка конструкції робочих органів екскаватора траншейного ланцюгового з новими робочими поверхнями та схемами установки з урахуванням патентної чистоти конструкцій.

Ініціативна діяльність факультету

Кафедри загальної фізики та фізики твердого тіла

- теоретичні і експериментальні дослідження оптичних, електрофізичних властивостей та поверхневих явищ напівпровідникових матеріалів, моделювання процесів самоорганізації нанорозмірних частинок;

- розробка теоретичних основ та створення серії оптоелектронних приладів на основі напівпровідникових матеріалів;

- новітні технології навчання, дистанційне навчання.

Кафедри загальної та теоретичної фізики

- фізика надпровідності; фізика магнітних явищ;

- фізика неідеальних кристалів;

- фізика композитних середовищ;

- теорія складних систем;

- розробка датчиків діагностики для авіаційних систем

Доведено, що нове фізичне середовище з релятивістськи-подібним спектром квазічастинок за наявності домішок також демонструє спроможність останніх до утворення локалізованих станів, що ще нещодавно вважалося неможливим і суттєво впливає на електропровідність системи.

Локтєв В.М.: В учбовому процесі в курсі “Макроскопічні квантові явища” використовуються і викладаються спеціалістам і магістрам ФМФ відомості щодо новітніх наукових досягнень у фізиці високотемпературної надпровідності, а також властивостей новітнього матеріалу – графену, в якому електронний спектр описується не рівнянням Шредінгера, а рівнянням Дірака.

Доведено, що нове фізичне середовище з релятивістськи-подібним спектром квазічастинок за наявності домішок також демонструє спроможність останніх до утворення локалізованих станів, що ще нещодавно вважалося неможливим і суттєво впливає на електропровідність системи.

Сусь Б.А.: Працюю над постановкою експерименту по виявленню поглинання гравітонів (ініціативна робота).

Бродин О.М., ст. викл. Ініціативні проекти: Експериментальне та теоретичне дослідження молекулярного впорядкування в полярних молекулярних рідинах.

Корнієнко Є. Г.: У 2010 р. виконувалось 2 ініціативні прикладні наукові роботи за напрямом «Нанотехнології, мікроелектроніка, інформаційні технології, телекомунікації».

У 2010 році з використанням результатів виконаних робіт опубліковано 1 фахову статтю, зроблено 1 доповідь на конференції, опубліковано 1 тези доповідей.

1)„Нано-торсійний резонатор з антиферомагнітним включенням”

Проаналізовано динаміку затиснутої нано-пластинки з тонким включенням АФМ. Знайдено власні моди і власні частоти магніто-торсіальних коливань в цій системі. Показано, що торсіальні коливання розглянутої нано-пластинки можуть індукуватися прикладанням зовнішнього магнітного поля або спін-поляризованого струму до антиферомагнітного шару.

Отримані результати можуть бути використані при розробці нано-пристроїв, зокрема, для створення нано-моторів.

2)„Доменна структура в мультифероїку Sr2Cu3O4Cl2: конкуренція розмагнічуючого і роздеформуючого факторів”

Побудовано феноменологічну модель, що описує доменну структуру в мультифероїку з одночасним феромагнітним та антиферомагнітним впорядкуванням (на прикладі мультифероїку Sr2Cu3O4Cl2). Показано, що у мультифероїку з одночасним антиферомагнітним та феромагнітним впорядкування, за певних умов можлива конкуренція доменів з намагніченістю, спрямованою паралельно до зовнішнього магнітного поля, та намагніченістю, спрямованою перпендикулярно до зовнішнього поля, що призводить до спонтанного виникнення перпендикулярної до зовнішнього поля компоненти намагніченості при перемагнічуванні зразка з боку великих (більших за поля монодоменізації) значень поля. Теоретично пояснена нетипова поведінка намагніченості у Sr2Cu3O4Cl2

Отримані результати можуть бути використані в спеціалізованих учбових курсах фізики твердого тіла, в розділі „Магнетизм”.

В роботі зроблено дослідження властивостей макроскопічних об’єктів, які можуть застосовуватися в спінтроніці та сенсорній техніці. На основі результатів даних досліджень можна керувати такими макроскопічними властивостями зразка, як доменна структура, що містить у собі домени різної природи. Отримані результати можуть бути корисними при розробці багатошарових приладів спінтроніки, зокрема, елементів пам’яті на базі мультифероїків та при розробці контролерів.

Кафедри загальної та експериментальної фізики

- магнітні властивості феромагнетиків та антиферомагнетиків;

- електрохімічні та гідродинамічні процеси в магнітному полі;

- дослідження поведінки доменних структур в зовнішньому магнітному полі;

- термомагнітні явища в феромагнітних тілах;

- дослідження процесів поширення спінових хвиль в магнітних середовищах;

- вивчення поверхневих характеристик твердих тіл засобами растрової електронної мікроскопії, а також тунельної та атомної силової мікроскопії.

Науково-дослідної лабораторії акустоелектроніки

- розробка приладів частотної, просторової та часової фільтрації на поверхневих акустичних хвилях (ПАХ);

- розробка різноманітних сенсорів на ПАХ для моніторингу довколишнього середовища, в тому числі повністю пасивних з дистанційним зняттям інформації;

- розробка, виготовлення та дослідження радіоелектронних приладів вимірювання фізичних величин на основі пасивних ПАХ сенсорів з дистанційним знаттям інформації.

Кафедри математичного аналізу та теорії ймовірності

У 2010 р. на кафедрі математичного аналізу та теорії ймовірностей виконувалася НДР “Дослідження актуальних проблем теорії випадкових процесів, математичного аналізу та крайових задач математичної фізики” (Фізико-математичний факультет -науковий керівник проф. В. В. Булдигін)

У 2010 році з використанням результатів виконаних робіт опубліковано 23 статті, зроблено 22 доповіді на конференціях, серед них 21 доповідь на міжнародних конференціях. 12 студентів брали участь у роботі держбюджетної теми, 6 з них брали участь у виконанні наукової тематики кафедри при захисті дипломних робіт спеціалістів та магістрів.

Головним напрямом науково-дослідної роботи є дослідження та розробка нових математичних методів аналізу лінійних та нелінійних стохастичних систем, статистичних процедур, подальший розвиток теорії спеціальних функцій та її засто­сувань до задач математичної фізики.

За період 2010 р. одержано такі наукові результати:

Розроблено нові методи розв’язання інтегральних рівнянь зі спеціальними функціями в ядрах.

Досліджено інтегральні властивості функцій з невиродженими групами регулярних точок.

Узагальнено теорему Карамати про інтеграли від регулярних функцій на функції не виродженими групами регулярних точок.

Розглянуто стохастичний підхід до задачі оцінювання невідомої імпульсної функції впливу нестійких лінійних систем Вольтера з урахуванням внутрішніх шумів системи. За допомогою теорії багатовимірних сингулярних інтегралів з циклічними ядрами, встановлено нові умови асимптотичної нормальності відповідних оцінок і доведено збіжність функціоналів від оцінок.

Встановлено нові композиційні співвідношення для операторів дробового інтегро-диференціювання.

дослідження сучасних проблем лінійних та нелінійних стохастичних систем та рівнянь математичної фізики;

вивчення актуальних задач теорії ймовірностей та математичної статистики, теорії випадкових процесів та стохастичному аналізу, теорії функцій та функціонального аналізі, диференціальних рівнянь та математичній фізиці;

новітні технології навчання, дистанційне навчання.

Кафедри диференціальних рівнянь

- асимптотичні і якісні методи дослідження еволюційних систем;

- дослідження задач оптимального керування для стохастичних систем;

- розв’язки систем лінійних диференціально-фундаментальних рівнянь з лінійно перетвореним аргументом.

Кафедри математичної фізики

- побудова, дослідження та різноманітні застосування матриць Гріна крайових задач і фундаментальних розв’язків задачі Коші;

- розробка методів і алгоритмів асимптотично-розв"язуючих операторів;

- детермінований хаос у неідеальних динамічних системах та системах з обмеженим збудженням;

- нелінійна динаміка неоднорідних розподілів намагніченості в багатопідграткових магнітовпорядкованих кристалах у зовнішніх змінних полях, структурних фазових перетворень, методів теорії збурень.

У рамках ініціативної кафедральної тематики одержано такі основні результати:

1) побудовано методи і алгоритми для розв’язування багатовимірних задач оптимального керування граф-операторними системами із застосуванням асимптотично-розв’язуючих операторів до побудови оптимальних стратегій керування в умовах неповних даних (Бейко І.В.);

2) установлено коректну розв’язність параболічних початкових задач Солонникова-Ейдельмана в узагальнених просторах Соболєва (Івасишен С.Д.);

3) за допомогою теорії збурень для солітонів теоретично доведено можливість дрейфового руху магнітних доменних меж в осцилюючому електричному полі (Герасимчук В.С.);

4) виявлено та описано нові сценарії переходу до детермінованого хаосу в неідеальних гідродинамічних системах; установлено клас універсальності за Фейгенбаумом динамічної системи «маятник-електродвигун»; виявлено існування гіперхаосу в деяких динамічних системах (Швець О.Ю.).

Кафедри нарисної геометрії, інженерної та комп’ютерної графіки

- геометричне моделювання проектування поверхонь виробів, технологічних процесів та оснастки в авіабудуванні і машинобудуванні;

- геометричне моделювання багатокритеріальних задач науки та техніки;

- моделювання процесів сільськогосподарського виробництва для оптимізації конструювання сільськогосподарських знарядь та обладнання;

- новітні технології навчання, дистанційне навчання.