КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 19-12-00092
НазваниеРоль межчастичного взаимодействия в сценариях фазовых переходов в двумерных кристаллах: Теория и Эксперимент
Руководитель Рыжов Валентин Николаевич, Доктор физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики высоких давлений им. Л.Ф. Верещагина Российской академии наук , г Москва
Конкурс №35 - Конкурс 2019 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-201 - Теория конденсированного состояния
Ключевые слова фазовый переход, кристаллы, плавление, двумерные системы, мягкая материя, коллоидные суспензии, регулируемые взаимодействия, молекулярная динамика, пиннинг, исследования с кинетическим разрешением (на уровне отдельных частиц)ы
Код ГРНТИ29.19.15
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Настоящий научный проект направлен на решение научной проблемы установления роли межчастичного взаимодействия в сценариях фазовых переходов в двумерных кристаллах.
Двумерные и квазидвумерные системы, существующие в условиях сильного пространственного ограничения в одном направлении (конфайнмент), широко распространены в природе и технике. Процессы с участием адсорбированных ионов, нано- и микрочастиц, а также коллоидных суспензий и эмульсий повсеместны в физических, химических и биологических системах, технологиях новых материалов. Конфайнмент приводит к выраженной роли развитых дальнодействующих флуктуаций в физике фазовых переходов в двумерных (2D) системах.
Изучение 2D систем позволило открыть много важных и неожиданных явлений, а всеобщий интерес к таким системам подтверждается присуждением двух нобелевских премий за последнее десятилетие за изучение свойств двумерных систем (2010 г. – Гейму и Новоселову за открытие графена и 2016 г. -- Костерлицу и Таулесу за теорию топологических фазовых переходов (теория Березинского-Костерлица-Таулеса (БКТ), важной составной частью которой является теория плавления двумерных кристаллических систем).
Природа 2D плавления является одной из наиболее интригующих проблем физики конденсированного состояния.
Несмотря на большие усилия исследователей в изучении поведения 2D систем, в этой области до сих пор остается большое количество белых пятен.
Так, в отличие от 3D случая, где плавление всегда происходит посредством стандартного перехода первого рода, для микроскопического описания 2D плавления известны несколько сценариев:
(i) теория Березинского-Костерлица-Таулесса-Хальперина-Нельсона-Янга, в рамках которой 2D плавление происходит посредством двух непрерывных переходов с промежуточной гексатической фазой;
(ii) плавление посредством перехода первого рода, например, в результате диссоциации дисклинационнных квадруполей;
(iii) переход твердое тело -- гексатическая фаза происходит посредством непрерывного перехода типа Березинского-Костерлица-Таулеса, а переход гексатическая фаза -- изотропная жидкость –- посредством перехода первого рода.
Объяснение микроскопического механизма последнего сценария в настоящее время отсутствует, а роль притяжения в сценариях 2D плавления вовсе остается неясной и слабоизученной.
В настоящем проекте будут проведены фундаментальные экспериментально-теоретические исследования
(i) сценариев плавления коллоидных систем со сложными потенциалами (в т.ч. с несколькими пространственными масштабами) в зависимости от формы потенциала взаимодействия и случайного беспорядка в системе;
(ii) роли притяжения в сценариях 2D плавления;
(iii) влияния случайного беспорядка на характер фазовых переходов между кристаллическими фазами в 2D системах;
(iv) условий экспериментальной реализации сложных взаимодействий и кристаллов в коллоидных суспензиях с регулируемым взаимодействием между частицами во внешних магнитных полях.
Поставленные в рамках проекта задачи обладают высокой степенью научной новизны, которая обусловлена сразу несколькими факторами:
(1) Новизна объекта исследования и постановки задач – насколько нам известно, в т.ч. из литературного анализа, роль притяжения в сценариях плавления, а также механизмы плавления 2D кристаллов в системах со сложным межчастичным взаимодействием изучены достаточно слабо.
Более того, тема магнитно-регулируемых взаимодействий в коллоидах также исследована недостаточно.
(2) Новизна методов исследования – выполнение работы требует сочетания опыта работы в междисциплинарных проектах, различных технических областях, и в фундаментальных исследованиях – теоретических, вычислительных и экспериментальных. Поэтому в рамках настоящего проекта будут проведены масштабные вычислительные исследования и уникальные экспериментальные работы, соответствующие лучшим международным стандартам.
(3) Новизна ожидаемых результатов – насколько нам известно, сформулированные проблемы проекта систематически не рассматривались ранее. Это означает, что мы ожидаем получить новые фундаментальные результаты, но также и практические рекомендации к реализации различных режимов эксперимента и самосборки сложных 2D кристаллов.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Гайдук Е.А., Фомин Ю.Д., Циок Е.Н., Рыжов В.Н.
The influence of random pinning on the melting scenario of two-dimensional soft-disk systems
MOLECULAR PHYSICS, 117, 20, 2910-2919 (год публикации - 2019)
10.1080/00268976.2019.1607917
2.
Фомин Ю.Д., Рыжов В.Н., Циок Е.Н.
The influence of long-range interaction on the structure of a two-dimensional multi scale potential system
JOURNAL OF PHYSICS: CONDENSED MATTER, 31, 31, 315103 (год публикации - 2019)
10.1088/1361-648X/ab1df6
3.
Фомин Ю.Д., Циок Е.Н., Рыжов В.Н.
The stripe phase of two-dimensional core-softened systems: Structure recognition
PHYSICA A: STATISTICAL MECHANICS AND ITS APPLICATIONS, 527, 121401 (год публикации - 2019)
10.1016/j.physa.2019.121401
4.
Фомин Ю.Д., Бражкин В.В.
Comparative study of melting of graphite and graphene
Carbon (год публикации - 2019)
10.1016/j.carbon.2019.10.065
5. Рыжов В. Н., Тареева Е.Е., Фомин Ю. Д., Циок Е. Н. Переход Березинского-Костерлица-Таулесса в тонких сверхпроводящих пленках ПРОБЛЕМЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА И ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЙ сборник тезисов докладов на конференции, 27-28 (год публикации - 2019)
6. Циок Е. Н., Фомин Ю. Д., Гайдук Е. А., Рыжов В. Н. Возвратное плавление в двумерной системе Герца ПРОБЛЕМЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА И ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЙ сборник тезисов докладов на конференции, 122-124 (год публикации - 2019)
7.
Фомин Ю.Д., Рыжов В.Н., Циок Е.Н.
Interplay between freezing and density anomaly in a confined core-softened fluid
MOLECULAR PHYSICS, 118, 15, e1718792 (год публикации - 2020)
10.1080/00268976.2020.1718792
8.
Циок Е.Н., Гайдук Е.А., Фомин Ю.Д., Рыжов В.Н.
Melting scenarios of two-dimensional Hertzian spheres with a single triangular lattice
SOFT MATTER, 16, 16, 3962 - 3972 (год публикации - 2020)
10.1039/C9SM02262G
9.
Циок Е.Н., Фомин Ю.Д., Рыжов В.Н.
The effect of confinement on the solid–liquid transition in a core-softened potential system
PHYSICA A: STATISTICAL MECHANICS AND ITS APPLICATIONS, 550, 124521 (год публикации - 2020)
10.1016/j.physa.2020.124521
10.
Фомин Ю.Д.
Between two and three dimensions: Crystal structures in a slit pore
JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE, 580, 135–145 (год публикации - 2020)
10.1016/j.jcis.2020.06.046
11.
Комаров К.А., Юрченко С.О.
Colloids in rotating electric and magnetic fields: designing tunable interactions with spatial field hodographs
SOFT MATTER, 16, 35, 8155-8168 (год публикации - 2020)
10.1039/D0SM01046D
12.
Фомин Ю.Д., Циок Е.Н., Рыжов В.Н.
Glass transition in a two-dimensional core-softened system
Radioelektronika, Nanosistemy, Informacionnye Tehnologii, 12, 1, 161-166 (год публикации - 2020)
10.17725/rensit.2020.12.161
13.
Фомин Ю.Д.
The phase diagram of a two-dimensional core-softened system with purely repulsive monotonic potential
PHYSICA A: STATISTICAL MECHANICS AND ITS APPLICATIONS, 565, 125519 (год публикации - 2021)
10.1016/j.physa.2020.125519
14.
Рыжов В.Н., Тареева Е.Е., Фомин Ю.Д., Циок Е.Н.
Complex phase diagrams of systems with isotropic potentials: results of computer simulations
PHYSICS-USPEKHI, 63, 5, 417-439 (год публикации - 2020)
10.3367/UFNe.2018.04.038417
15.
Рыжов В.Н., Гайдук Е.А., Тареева Е.Е., Фомин Ю.Д., Циок Е.Н.
The Berezinskii–Kosterlitz–Thouless Transition and Melting Scenarios of Two-Dimensional Systems
PHYSICS OF PARTICLES AND NUCLEI, 51, 4, 786–790 (год публикации - 2020)
10.1134/S1063779620040632
16. Циок Е.Н., Фомин Ю.Д., Тареева Е.Е., Гайдук Е.А., Рыжов В.Н. Влияние притяжения на фазовую диаграмму и сценарий плавления двумерных систем с обобщенным (n-m) потенциалом Леннарда-Джонса ПРОБЛЕМЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА И ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЙ сборник тезисов докладов на XIX Всероссийской конференции, 57-59 (год публикации - 2020)
17. Гайдук Е.А., Рыжов В.Н., Фомин Ю.Д., Циок Е.Н. Многократное возвратное плавление в двумерной системе сфер герца с единственной кристаллической фазой ПРОБЛЕМЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА И ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЙ сборник тезисов докладов на XIX Всероссийской конференции, 86-87 (год публикации - 2020)
18.
Кушнир И.А., Яковлев Е.В., Юрченко С.О.
Экспериментальное исследование влияния пиннинга на динамику в 2d системе коллоидной суспензии во внешнем вращающемся электрическом поле
ПРОБЛЕМЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА И ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЙ сборник тезисов докладов на XIX Всероссийской конференции, 121-122 (год публикации - 2020)
http://www.hppi.troitsk.ru/meetings/school/XIX-2020/abstracts.pdf
19.
Фомин Ю.Д., Циок Е.Н., Теслюк А.Б., Рыжов В.Н.
The anomalous behavior of liquids in three-dimensional and two-dimensional spaces
Radioelektronika, Nanosistemy, Informacionnye Tehnologii, 13, 2, 111-118 (год публикации - 2021)
10.17725/rensit.2021.13.111
Публикации
1.
Гайдук Е.А., Фомин Ю.Д., Циок Е.Н., Рыжов В.Н.
The influence of random pinning on the melting scenario of two-dimensional soft-disk systems
MOLECULAR PHYSICS, 117, 20, 2910-2919 (год публикации - 2019)
10.1080/00268976.2019.1607917
2.
Фомин Ю.Д., Рыжов В.Н., Циок Е.Н.
The influence of long-range interaction on the structure of a two-dimensional multi scale potential system
JOURNAL OF PHYSICS: CONDENSED MATTER, 31, 31, 315103 (год публикации - 2019)
10.1088/1361-648X/ab1df6
3.
Фомин Ю.Д., Циок Е.Н., Рыжов В.Н.
The stripe phase of two-dimensional core-softened systems: Structure recognition
PHYSICA A: STATISTICAL MECHANICS AND ITS APPLICATIONS, 527, 121401 (год публикации - 2019)
10.1016/j.physa.2019.121401
4.
Фомин Ю.Д., Бражкин В.В.
Comparative study of melting of graphite and graphene
Carbon (год публикации - 2019)
10.1016/j.carbon.2019.10.065
5. Рыжов В. Н., Тареева Е.Е., Фомин Ю. Д., Циок Е. Н. Переход Березинского-Костерлица-Таулесса в тонких сверхпроводящих пленках ПРОБЛЕМЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА И ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЙ сборник тезисов докладов на конференции, 27-28 (год публикации - 2019)
6. Циок Е. Н., Фомин Ю. Д., Гайдук Е. А., Рыжов В. Н. Возвратное плавление в двумерной системе Герца ПРОБЛЕМЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА И ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЙ сборник тезисов докладов на конференции, 122-124 (год публикации - 2019)
7.
Фомин Ю.Д., Рыжов В.Н., Циок Е.Н.
Interplay between freezing and density anomaly in a confined core-softened fluid
MOLECULAR PHYSICS, 118, 15, e1718792 (год публикации - 2020)
10.1080/00268976.2020.1718792
8.
Циок Е.Н., Гайдук Е.А., Фомин Ю.Д., Рыжов В.Н.
Melting scenarios of two-dimensional Hertzian spheres with a single triangular lattice
SOFT MATTER, 16, 16, 3962 - 3972 (год публикации - 2020)
10.1039/C9SM02262G
9.
Циок Е.Н., Фомин Ю.Д., Рыжов В.Н.
The effect of confinement on the solid–liquid transition in a core-softened potential system
PHYSICA A: STATISTICAL MECHANICS AND ITS APPLICATIONS, 550, 124521 (год публикации - 2020)
10.1016/j.physa.2020.124521
10.
Фомин Ю.Д.
Between two and three dimensions: Crystal structures in a slit pore
JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE, 580, 135–145 (год публикации - 2020)
10.1016/j.jcis.2020.06.046
11.
Комаров К.А., Юрченко С.О.
Colloids in rotating electric and magnetic fields: designing tunable interactions with spatial field hodographs
SOFT MATTER, 16, 35, 8155-8168 (год публикации - 2020)
10.1039/D0SM01046D
12.
Фомин Ю.Д., Циок Е.Н., Рыжов В.Н.
Glass transition in a two-dimensional core-softened system
Radioelektronika, Nanosistemy, Informacionnye Tehnologii, 12, 1, 161-166 (год публикации - 2020)
10.17725/rensit.2020.12.161
13.
Фомин Ю.Д.
The phase diagram of a two-dimensional core-softened system with purely repulsive monotonic potential
PHYSICA A: STATISTICAL MECHANICS AND ITS APPLICATIONS, 565, 125519 (год публикации - 2021)
10.1016/j.physa.2020.125519
14.
Рыжов В.Н., Тареева Е.Е., Фомин Ю.Д., Циок Е.Н.
Complex phase diagrams of systems with isotropic potentials: results of computer simulations
PHYSICS-USPEKHI, 63, 5, 417-439 (год публикации - 2020)
10.3367/UFNe.2018.04.038417
15.
Рыжов В.Н., Гайдук Е.А., Тареева Е.Е., Фомин Ю.Д., Циок Е.Н.
The Berezinskii–Kosterlitz–Thouless Transition and Melting Scenarios of Two-Dimensional Systems
PHYSICS OF PARTICLES AND NUCLEI, 51, 4, 786–790 (год публикации - 2020)
10.1134/S1063779620040632
16. Циок Е.Н., Фомин Ю.Д., Тареева Е.Е., Гайдук Е.А., Рыжов В.Н. Влияние притяжения на фазовую диаграмму и сценарий плавления двумерных систем с обобщенным (n-m) потенциалом Леннарда-Джонса ПРОБЛЕМЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА И ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЙ сборник тезисов докладов на XIX Всероссийской конференции, 57-59 (год публикации - 2020)
17. Гайдук Е.А., Рыжов В.Н., Фомин Ю.Д., Циок Е.Н. Многократное возвратное плавление в двумерной системе сфер герца с единственной кристаллической фазой ПРОБЛЕМЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА И ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЙ сборник тезисов докладов на XIX Всероссийской конференции, 86-87 (год публикации - 2020)
18.
Кушнир И.А., Яковлев Е.В., Юрченко С.О.
Экспериментальное исследование влияния пиннинга на динамику в 2d системе коллоидной суспензии во внешнем вращающемся электрическом поле
ПРОБЛЕМЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА И ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЙ сборник тезисов докладов на XIX Всероссийской конференции, 121-122 (год публикации - 2020)
http://www.hppi.troitsk.ru/meetings/school/XIX-2020/abstracts.pdf
19.
Фомин Ю.Д., Циок Е.Н., Теслюк А.Б., Рыжов В.Н.
The anomalous behavior of liquids in three-dimensional and two-dimensional spaces
Radioelektronika, Nanosistemy, Informacionnye Tehnologii, 13, 2, 111-118 (год публикации - 2021)
10.17725/rensit.2021.13.111
Публикации
1.
Гайдук Е.А., Фомин Ю.Д., Циок Е.Н., Рыжов В.Н.
The influence of random pinning on the melting scenario of two-dimensional soft-disk systems
MOLECULAR PHYSICS, 117, 20, 2910-2919 (год публикации - 2019)
10.1080/00268976.2019.1607917
2.
Фомин Ю.Д., Рыжов В.Н., Циок Е.Н.
The influence of long-range interaction on the structure of a two-dimensional multi scale potential system
JOURNAL OF PHYSICS: CONDENSED MATTER, 31, 31, 315103 (год публикации - 2019)
10.1088/1361-648X/ab1df6
3.
Фомин Ю.Д., Циок Е.Н., Рыжов В.Н.
The stripe phase of two-dimensional core-softened systems: Structure recognition
PHYSICA A: STATISTICAL MECHANICS AND ITS APPLICATIONS, 527, 121401 (год публикации - 2019)
10.1016/j.physa.2019.121401
4.
Фомин Ю.Д., Бражкин В.В.
Comparative study of melting of graphite and graphene
Carbon (год публикации - 2019)
10.1016/j.carbon.2019.10.065
5. Рыжов В. Н., Тареева Е.Е., Фомин Ю. Д., Циок Е. Н. Переход Березинского-Костерлица-Таулесса в тонких сверхпроводящих пленках ПРОБЛЕМЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА И ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЙ сборник тезисов докладов на конференции, 27-28 (год публикации - 2019)
6. Циок Е. Н., Фомин Ю. Д., Гайдук Е. А., Рыжов В. Н. Возвратное плавление в двумерной системе Герца ПРОБЛЕМЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА И ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЙ сборник тезисов докладов на конференции, 122-124 (год публикации - 2019)
7.
Фомин Ю.Д., Рыжов В.Н., Циок Е.Н.
Interplay between freezing and density anomaly in a confined core-softened fluid
MOLECULAR PHYSICS, 118, 15, e1718792 (год публикации - 2020)
10.1080/00268976.2020.1718792
8.
Циок Е.Н., Гайдук Е.А., Фомин Ю.Д., Рыжов В.Н.
Melting scenarios of two-dimensional Hertzian spheres with a single triangular lattice
SOFT MATTER, 16, 16, 3962 - 3972 (год публикации - 2020)
10.1039/C9SM02262G
9.
Циок Е.Н., Фомин Ю.Д., Рыжов В.Н.
The effect of confinement on the solid–liquid transition in a core-softened potential system
PHYSICA A: STATISTICAL MECHANICS AND ITS APPLICATIONS, 550, 124521 (год публикации - 2020)
10.1016/j.physa.2020.124521
10.
Фомин Ю.Д.
Between two and three dimensions: Crystal structures in a slit pore
JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE, 580, 135–145 (год публикации - 2020)
10.1016/j.jcis.2020.06.046
11.
Комаров К.А., Юрченко С.О.
Colloids in rotating electric and magnetic fields: designing tunable interactions with spatial field hodographs
SOFT MATTER, 16, 35, 8155-8168 (год публикации - 2020)
10.1039/D0SM01046D
12.
Фомин Ю.Д., Циок Е.Н., Рыжов В.Н.
Glass transition in a two-dimensional core-softened system
Radioelektronika, Nanosistemy, Informacionnye Tehnologii, 12, 1, 161-166 (год публикации - 2020)
10.17725/rensit.2020.12.161
13.
Фомин Ю.Д.
The phase diagram of a two-dimensional core-softened system with purely repulsive monotonic potential
PHYSICA A: STATISTICAL MECHANICS AND ITS APPLICATIONS, 565, 125519 (год публикации - 2021)
10.1016/j.physa.2020.125519
14.
Рыжов В.Н., Тареева Е.Е., Фомин Ю.Д., Циок Е.Н.
Complex phase diagrams of systems with isotropic potentials: results of computer simulations
PHYSICS-USPEKHI, 63, 5, 417-439 (год публикации - 2020)
10.3367/UFNe.2018.04.038417
15.
Рыжов В.Н., Гайдук Е.А., Тареева Е.Е., Фомин Ю.Д., Циок Е.Н.
The Berezinskii–Kosterlitz–Thouless Transition and Melting Scenarios of Two-Dimensional Systems
PHYSICS OF PARTICLES AND NUCLEI, 51, 4, 786–790 (год публикации - 2020)
10.1134/S1063779620040632
16. Циок Е.Н., Фомин Ю.Д., Тареева Е.Е., Гайдук Е.А., Рыжов В.Н. Влияние притяжения на фазовую диаграмму и сценарий плавления двумерных систем с обобщенным (n-m) потенциалом Леннарда-Джонса ПРОБЛЕМЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА И ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЙ сборник тезисов докладов на XIX Всероссийской конференции, 57-59 (год публикации - 2020)
17. Гайдук Е.А., Рыжов В.Н., Фомин Ю.Д., Циок Е.Н. Многократное возвратное плавление в двумерной системе сфер герца с единственной кристаллической фазой ПРОБЛЕМЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА И ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЙ сборник тезисов докладов на XIX Всероссийской конференции, 86-87 (год публикации - 2020)
18.
Кушнир И.А., Яковлев Е.В., Юрченко С.О.
Экспериментальное исследование влияния пиннинга на динамику в 2d системе коллоидной суспензии во внешнем вращающемся электрическом поле
ПРОБЛЕМЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА И ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЙ сборник тезисов докладов на XIX Всероссийской конференции, 121-122 (год публикации - 2020)
http://www.hppi.troitsk.ru/meetings/school/XIX-2020/abstracts.pdf
19.
Фомин Ю.Д., Циок Е.Н., Теслюк А.Б., Рыжов В.Н.
The anomalous behavior of liquids in three-dimensional and two-dimensional spaces
Radioelektronika, Nanosistemy, Informacionnye Tehnologii, 13, 2, 111-118 (год публикации - 2021)
10.17725/rensit.2021.13.111