НИРС

Руководители, исполнители и темы НИР кафедры ФЭ

В современных условиях одной из основных задач факультета является обеспечение его высокой конкурентоспособности на внутреннем и внешнем рынках образовательных услуг за счет высокого качества образования, высокого уровня профессиональных знаний, навыков и умений выпускников. При важности всех аспектов образовательного процесса ключевым фактором, определяющим качество образования является уровень научных исследований, которые факультет ведет по разным приоритетным направлениям развития науки и техники.

В настоящее время на кафедре в рамках научных направлений успешно развиваются следующие научные школы:

1. Научная школа «Спектроскопия неравновесной плазмы», основателями которой являются д.ф.-м.н., профессор Омаров О.А. и д.ф.-м.н., профессор Ашурбеков Н.А.

2. Научная школа «Получение, реальная структура, объемные и поверхностные свойства монокристаллических слоев и пленок соединений типа А2 В6 и гетероструктур на их основе», основателем которой являлся д. ф.-м. н., профессор Рабаданов Р.А.

В число важнейших результатов НИР, полученных за последние годы, в частности, можно отметить следующие:

Лазерный диагностический комплекс и методы исследования in vivo биообъектов при различных патологических состояниях для решения ряда экологических и биофизических задач в объектах, находящихся в твердом, жидком и газообразном состояниях. Разработка дважды удостоена серебряной медали на Московском международном салоне инноваций и инвестиций и золотой медали в конкурсе инновационных разработок в г.Новочеркасск.
Новые материалы для микроэлектроники на основе полупроводников различных типов.
Разработана технология управления процессами зарождения и роста гетероэпитаксиальных слоев (ГЭС) бинарных и многокомпонентных систем на подложках Al203, SiC с использованием техники буферных слоев и активацией процессов выращивания плазмой ВЧ разряда.
Разработан комплекс оптических методов исследования нестационарных неравновесных процессов в атомарных, молекулярных и случайно неоднородных системах с субнаносекундным временным и пространственным разрешением, включающие в себя методы эмиссионной, лазерной абсорбционной, флуоресцентной и поляризационной спектроскопии.
Разработана технология долгосрочного прогнозирования изменения свойств полимерных и композитных материалов в экстремальных условиях эксплуатации под комплексным воздействием ионизирующих излучений, градиентов температур и высокого вакуума.
Разработаны перспективные методы лазерно-эндоскопической экспресс-диагностики различных заболеваний, включая злокачественные поражения кожных покровов, внутренних органов, сосудов и суставов.
Разрабатываются методические основы 3-х мерного изображения и оценки параметров геометрической структуры случайно-неоднородных рассеивающих сред с контролируемой точностью и надежностью по данным стохастической и диффузно-монографических изображений.
Разработаны модели оптических и лазерно-индуцированных эффектов в плазменно-пучковых разрядах в инертных газах, а так же исследованы процессы формирования упорядоченных структур в плазме наносекундных разрядов.
Выполнены комплексные исследования процессов формирования электронных пучков в высоковольтных наносекундных разрядах в инертных газах. Определены механизмы и эффективность генерации электронных пучков. Исследованы оптические явления в наносекундных плазменно-пучковых разрядах в инертных газах. По результатам экспериментальных и теоретических исследований дано развитие представлений об образовании на этих стадиях плазмы с высокой концентрацией заряженных частиц, которые определяют характер развития пробоя в целом.
Исследована динамика стационарных и время-разрешенных характеристик спектров флуоресценции и диффузного отражения для биотканей in vivo в зависимости от дозы и длительности токсического воздействия сернокислой меди. Полученные результаты указывают на возможность применения методов лазерной спектроскопии в целях мониторинга и диагностики состояния живых систем при интоксикации тяжелыми металлами.
Разработана новая технология получения слоев и пленок теллура в химически активной среде. Велась работа по теме «Получение, структурное совершенство и свойства пленок и смесь оксида цинка, получаемых химическим транспортом и магнетронным ионным расширением». По данной теме опубликованы тезисы докладов на конференциях. Оформлена заявка на патент.
По измеренным значениям предпробойных токов для таунсендовского и стримерного разрядов и по пространственно-временной динамике формирования пробоя обобщены качественные представления о развитии начальных стадий искровых разрядов в инертных газах (Не,Ar), позволяющие объяснить механизмы и скорости их распространения при различных давлениях и энерговкладах. На основе экспериментальных результатов уточнена граница по напряжению, выше которой происходит смена механизма пробоя от таунсендовского к стримерному. Показано, что стримерный канал в Ar инициируется флуктуацией, возникающей в точке критического усиления лавины на различных расстояниях от катода в зависимости от перенапряжения.
Получены экспериментальные и теоретические результаты по развитию неустойчивости фронта волны ионизации на начальных стадиях стримерного пробоя в гелии атмосферного давления. Впервые в Не экспериментально обнаружено явление ветвления катодонаправленного стримера в коротких перенапряженных промежутках, а также дано качественное обоснование физического механизма этого процесса. Экспериментально определены критические размеры стримера lкр, при которых происходит ветвление и показано, что с ростом величины энерговклада в разряд уменьшается как критическая длина стримера, при которой происходит ветвление, так и время ветвления стримера.
Проведено систематическое исследование оптических, спектральных и электрических характеристик импульсных разрядов в инертных газах (He, Ar) высокого давления и выявлены основные закономерности формирования ионизационных фронтов и искрового канала в различных видах разрядов: таунсендовском, стримерном и объемном в диапазоне напряжений от статического пробойного до перенапряжений в сотни процентов. Появление катодного пятна инициирует волну ионизации в плазме, которая распространяется от катода к аноду в виде узкого канала. Если проводимость диффузного канала достаточно велика, то процесс контракции становится необратимым, и объемная форма горения разряда переходит в канальную. Недостаточная проводимость плазмы в канале допускает одновременное сосуществование канальной и объемной формы протекания тока через разряд (СДР).
На основе экспериментальных данных и теоретических расчетов при значительных перенапряжениях (W³300%) предложен механизм зажигания необычной формы объемного горения разряда - сильноточный диффузный режим, в котором практически отсутствует контракция и который формируется за счет перекрытия тонких диффузных каналов привязанных к катодным пятнам. Диффузные каналы образуются за счет ударных волн, формируемых в прикатодной плазме за счет взрывных процессов в сильном электрическом поле Е=106 В/см.
Детально изучена кинетика образования заряженных и возбужденных частиц в плазме объемного разряда в Ar высокого давления и выяснена роль процессов диссоциативной рекомбинации с участием молекулярных комплексов Ar+2 и Ar+3 в общей кинетике развития разряда, которые являются преобладающими рекомбинационными процессами, обеспечивающие однородность и устойчивость объемного горения импульсного разряда, а также обоснованы и разработаны вычислительные алгоритмы для его моделирования.

Многие из полученных результатов были получены при непосредственном участии и поддержке приборной и организационно-методической базы Центра коллективного пользования "Аналитическая спектроскопия" ДГУ (ЦКП АС ДГУ).

ЦКП Аналитическая спектроскопия является важным инфраструктурным объектом университета. Он был создан в 2003 году на базе ДГУ. ЦКП Аналитическая спектроскопия оказывает услуги в области разработки технологий создания и изучения поверхностных и объемных свойств, строения и состава перспективных наноструктурированных материалов, неравновесных нестационарных плазменых сред, твердых растворов, а также различных биосред животного и растительного происхождения.

Приоритетным направлением научной работы на кафедре является научно-исследовательская работа студентов, аспирантов и молодых ученых. Регулярными стали внутриуниверситетские конкурсы грантов студентов и аспирантов.

Научно-исследовательская работа студентов – одна из форм учебного процесса, в которой наиболее удачно сочетаются обучение и практика. В рамках научной работы студент сначала приобретает первые навыки исследовательской работы, затем начинает воплощать приобретенные теоретические знания в исследованиях, так или иначе связанных с практикой, а в конце этого длительного процесса возможно участие в научных конференциях и симпозиумах разного уровня, вплоть до международных. Одновременно занятие учебной и научно-исследовательской работой дисциплинирует студента, помогая ему ответственнее подходить к изучению основных профессиональных дисциплин. А многообразие форм такой деятельности дает возможность каждому студенту найти занятие по душе, определиться с индивидуально-личностными возможностями продолжения научных исследований в рамках аспирантуры и докторантуры и научиться отвечать требованиям, предъявляемым сегодня к ученому.

Научно исследовательская работа студентов является важным фактором при подготовке молодого специалиста. Студент обретает навыки теоретического осмысления своей профессиональной деятельности, самостоятельность суждений, умение концентрироваться, постоянно обогащать собственный запас знаний, обладать многосторонним взглядом на возникающие проблемы.

На кафедре ФЭ уделяют большое внимание привлечению студентов к научно-исследовательской работе уже с младших курсов. На кафедре действуют научные семинары и кружки.

На кафедре ФЭ под руководством профессора Омарова О.А. функционирует научный семинар для сотрудников, аспирантов и студентов на тему " Физика низкотемпературной плазмы, методы ее исследования". На данном семинаре докладываются результаты исследований дипломников и студентов 3 и 4 курсов, привлеченных к научной работе.
Под руководством профессора Эфендиева А.З. работает научно- студенческий семинар "Электрон" с охватом 10 студентов 3 и 4 курсов. Основной задачей работы данного семинара является освоение раздела атомной физики школьной программы и умения решать задачи по данному разделу. Функционирование семинара помогает студентам в подготовке к педагогической практике в школе.
Под руководством профессора Ашурбекова Н.А. работает семинар- кружок на тему «Спектроскопия случайно-неоднородных сред». В кружке - семинаре активное участие принимают аспиранты и студенты факультета. Семинар функционирует регулярно.
Под руководством профессора Ашурбекова Н.А. с охватом 12 студентов 3-4 курсов работает семинар - кружок на тему: «Компьютерное моделирование физических процессов».
Под руководством профессора Омарова О.А. работает семинар- кружок на тему «Газодинамика и изучение плазмы в продольных магнитных полях». Участвуют студенты 3-4 курсов и магистры кафедры.

Заседания семинаров проводятся два раз в месяц в виде докладов и обсуждений содержания публикаций, курсовых и дипломных работ. На этих заседаниях, помимо познавательных сообщений, проводится апробация новых научных результатов. Студентам, принимающим участие в работе семинара, раздаются темы. Студенты младших курсов начинают с изучения теории вопроса, затем приступают к изучению методик и в дальнейшем привлекаются непосредственно к эксперименту. По мере получения интересных результатов, они становятся соавторами научных публикаций.

В работе семинара принимают участие все студенты 3 и 4 курсов, магистры, аспиранты, где они отчитываются по результатам выполнения различных этапов курсовых и дипломных заданий, отдельных частей диссертаций.

Лучшие доклады, заслушанные на семинарах, представляют на студенческую научно-теоретическую конференцию, и рекомендуются для подготовки докладов на различных Всероссийских и международных конференциях, участия в различных конкурсах, а так же публикации в периодической печати.