Физика мягкой материи

Магистратура 2024/2025

Статус: Курс обязательный (Физика)

Направление: 03.04.02. Физика

Кто читает: Факультет физики

Где читается: Факультет физики

Когда читается: 1-й курс, 1, 2 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Пикина Елена Сергеевна

Прогр. обучения: Физика

Язык: русский

Кредиты: 6

Контактные часы: 64

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

В курсе излагаются основы физики ``мягкой материи'', которая занимает одно из центральных мест в современной физике конденсированного состояния и имеет многочисленные приложения, от чисто технических до био-медицинских. ``Мягкость''означает, что материя в этом состоянии сильно откликается на внешние воздействия, например, на механическое воздействие или электрическое и магнитные поля. Мы включаем в состав мягкой материи жидкости в силу их текучести. Сильный отклик на внешние воздействия наблюдается в жидкокристаллических фазах (нематиках, смектиках, колончатых фазах), которые занимают промежуточное положение между жидкостями и кристаллами. Особенно сильным отклик становится в окрестностях фазовых переходов второго рода и критических точек. К мягкой материи мы относим также лиотропные фазы, растворы и расплавы полимеров, а также суспензии. Все эти вещества в дополнение к ``мягкости'' характеризуются ``медленностью'', то есть большими временами релаксации. К аномальным динамическим явлениям относится стеклование. Мы представляем теорию физических явлений в мягкой материи на макроскопическом уровне в связи с процессами на молекулярном уровне. Рассматриваются процессы рассеяния света, а также нейтронов, электронов и рентгеновского излучения на веществе, при помощи которых изучается микроскопическое строение мягкой материи.

Цель освоения дисциплины

• формирование у студентов профессиональных компетенций, требующих применения фундаментальных знаний в области физики конденсированного состояния для описания и объяснения качественно новых физических явлений; • развитие умений, основанных на полученных знаниях о специфических методах, и инструментах, необходимых для решения задач в области физики мягкой материи;

Планируемые результаты обучения

Студент должен понимать физические причины уникальных свойств систем, относящихся к мягкой материи, и знает методы их описания и изучения.
- понимает физические причины уникальных свойств систем, относящихся к мягкой материи, и знает методы их описания и изучения.
Студент понимает физические причины уникальных свойств систем, относящихся к мягкой материи, и знает методы их описания и изучения.

Содержание учебной дисциплины

Heмaтические жидкие кристаллы (нематики). Оптические свойства нематиков. Энеpгия нематика. Эффект Фредерикса. Флексоэлектричество.
Холестерические жидкие кристаллы (хoлecтеpики). Оптические свойства хoлecтеpиков. Энеpгия холестерика.
Смектики. Энeprия yпругости смектов. Киральные смектики. Kолончатые (дискотические) фaзы.
Дефекты в упорядочeнныx фазах. Bиxpи в сверхтекучей жидкости. Дефекты в немaтиках. Дислокации в смектиках.
Фaзoвыe переxоды а. Paзлoжeниe Лaндay. Teopия cрeднero поля. Hизкoтeмпeparypнaя фаза: среднее поле.
Фaзoвы пepexoды b. Cкeйлинг. Kpитическая динамика. Фaзoвый перexод БKT.
Эффекты Meтacтабильности. Kинетика зародышeобразовaния. Cтеклование.
Липидные биcлои. Энeprия Xельфpиxa. Динамика везикулы. JIиотрoпные фазы.
IIoлимepы. IIepcиcтентная длина. Идeaльныe и реальные полимерные цeпи. IIлотные полимерные растворы.
Kоллоидные системы. Tипы взаимодействия. Фaзовая диаграмма. Kинeтикa cуспензий. Гeли.
Структурный фактор. Уnpyгoe рассеяние. Heyпpугoe pacceяниe.
Pacceяниe cвeтa. Уnpyгoe рaссеяние. Heyпpyгoe pacceяниe света. Эффeкты кoгepeнтности и локализации.
Больцмановский фактор в биологии

Элементы контроля

Экзамен
2. В конце курса проводится письменный экзамен в формате подробного решения задач по программе курса с подробным пояснением всех понятий, терминов, уравнений и обозначений, упоминающихся в задаче и используемых при ее решении. В билете на экзамене содержатся 2 задачи. Экзамен является блокирующим элементом контроля: при неудовлетворительной оценке за экзамен итоговая оценка остается неудовлетворительной до его пересдачи. Это означает, что если студент получает на экзамене неудовлетворительную оценку Экз≤3, то его итоговая оценка по предмету Итог=Экз, и студенту назначается пересдача
Контрольная работа

Промежуточная аттестация

2024/2025 2nd module
0.3 * Контрольная работа + 0.7 * Экзамен

Список литературы

Авторы

Панкратова Елена Игоревна
Пикина Елена Сергеевна

Программа дисциплины