2024/2025
Физика мягкой материи
Статус:
Маго-лего
Кто читает:
Факультет физики
Когда читается:
1, 2 модуль
Охват аудитории:
для своего кампуса
Язык:
русский
Кредиты:
6
Программа 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 материижидкости 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 мягкойматерии 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
- Экзамен2. 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
Список литературы
Рекомендуемая основная литература
- Основы физики частично упорядоченных сред : жидкие кристаллы, коллоиды, фрактальные структуры, полимеры и биологические объекты, Клеман, М., 2007
- Физика жидких кристаллов, Де Жен, П., 1977
Рекомендуемая дополнительная литература
- Жидкие кристаллы, Чандрасекар, С., 1980