Physics of Soft Matter

2024/2025

Academic Year

RUS

Instruction in Russian

6

ECTS credits

Delivered at:

Faculty of Physics

Course type:

Compulsory course

When:

1 year, 1, 2 module

Instructors

Pikina, Elena

Шишкин Максим Алексеевич

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

• 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

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

Авторы

• Панкратова Елена Игоревна
• Пикина Елена Сергеевна