Математическиe модели и эксперимент в электродинамике и магнитной гидродинамикеНИР

Mathematical models and experiment in electrodynamics and magnetic hydrodynamics

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Математическиe модели и эксперимент в электродинамике и магнитной гидродинамике
Результаты этапа: Впервые получены результаты по моделированию методом молекулярной динамики процесса напыления тонких пленок с использованием ионного ассистирования. Исследованы структурные особенности таких пленок, важные с точки зрения повышения порога лазерного пробоя. Впервые строго оценена сила эффекта самокомпенсации ошибок в многорезонаторных узкополосных фильтрах, являющихся важнейшими элементами оптических систем передачи информации сверхвысокой плотности. Все полученные результаты опубликованы в высокорейтинговых научных журналах. Выявлены три возможных механизма образования непрерывной компоненты спектра солнечной активности,которые, по-видимому, работают одновременно. Оценен возможный вклад динамического хаоса в непрерывную компоненту, который на данном этапе исследований представляется наиболее многообещающим, и возможное образование непрерывной компоненты уже на линейной стадии процесса, которое кажется второстепенным с точки зрения приложений, но может быть интересно с точки зрения спектральной теории операторов. Рассчитаны структурные параметры поликристаллических тонких пленок теллурида германия и селенида вольфрама в динамическом эксперименте с лазерным возбуждением. Построены полуаналитические модели для интерпретации электронографических данных с учетом релятивистских эффектов и кулоновского отталкивания. Предложены и применены усовершенствованные алгоритмы оценки ошибок определения структурных параметров.
2 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Математическиe модели и эксперимент в электродинамике и магнитной гидродинамике
Результаты этапа: Все поставленные на 2023 год задачи полностью выполнены. Получены дополнительные к заявленным результаты. Опубликовано 18 работ в реферируемых журналах, в том числе 10 работ в высокорейтинговых журналах из списков Q1 и Q2. Впервые предложен научно обоснованный подход к выбору наиболее подходящего для данного типа покрытия метода его контроля и к выбору используемых в этом методе алгоритмов решения обратных задач определения параметров слоев напыляемых покрытий. Выбор метода контроля основывается на полученных результатах по исследованию эффекта самокомпенсации ошибок в толщинах слоев напыляемых покрытий при использовании методов широкополосного и монохроматического контроля процессов напыления. Были проведены вычислительные эксперименты с использованием методов монохроматического и широкополосного контроля для оптических покрытий всех основных типов. Разработан метод атомистического моделирования процесса роста тонких пленок с использованием ионного ассистирования. Разработан метод атомистического моделирования процесса роста тонких пленок с учетом осаждения молекулярных кластеров. В частности, при использовании диэлектрических мишеней в потоке осаждаемых частиц могут появляться кластеры, содержащие атомы кислорода. Методом молекулярной динамики (МД) проведено суперкомпьютерное моделирование роста тонких пленок диоксида кремния, получаемых методом физического напыления из кремниевых и диэлектрических мишеней. Проведено исследование напряжений, возникающих в тонких пленках в процессе их роста и имеющих важное значение для приложений. Рассмотрены случаи высокоэнергетического и низкоэнергетического напыления. Разработан метод атомистического моделирования процесса роста тонких пленок с использованием ионного ассистирования. Разработан метод атомистического моделирования процесса роста тонких пленок с учетом осаждения молекулярных кластеров. В частности, при использовании диэлектрических мишеней в потоке осаждаемых частиц могут появляться кластеры, содержащие атомы кислорода. Методом молекулярной динамики (МД) проведено суперкомпьютерное моделирование роста тонких пленок диоксида кремния, получаемых методом физического напыления из крем- ниевых и диэлектрических мишеней. Проведено исследование напряжений, возникающих в тонких пленках в процессе их роста и имеющих важное значение для приложений. Рассмотрены случаи высокоэнергетического и низкоэнергетического напыления. В результате исследований возможного наличия явления синхронизации в явлении солнечного цикла показано, что диффузное магнитное поле вне солнечных пятен может составлять до половины магнитного потока на поверхности Солнца. Развита методика учета этого вклада. На основе развитой методики выявлена эволюция зональных гармоник магнитного поля Солнца. В 2024 году планируется продолжение работ по тематике НИР.
3 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Математическиe модели и эксперимент в электродинамике и магнитной гидродинамике
Результаты этапа: Все поставленные на 2024 год задачи полностью выполнены. Получены дополнительные к заявленным результаты. Опубликовано 2 монографии и 36 работ в реферируемых журналах, в том числе 10 работ в высокорейтинговых журналах из списков Q1 и Q2. Впервые установлено, что при выборе алгоритмов решения комплекса обратных задач, связанных с широкополосным контролем процессов напыления оптических покрытий, выбор алгоритмов, направленных на минимизацию ошибок в толщинах слоев напыляемых покрытий, далеко не всегда является оптимальным решением. При выборе алгоритмов необходимо исследовать наличие и силу эффекта самокомпенсации ошибок, общая теория которого была развита при проведении работ по теме НИР в последние годы. Первая публикация, обосновывающая полученный результат, направлена в Журнал Вычислительной Математики и Математической Физики. Дальнейшие работы в этом направлении запланированы на следующий этап выполнения проекта. Продолжена разработка методов атомистического моделирования процессов роста тонких пленок, направленная на выяснение важных для современных приложений оптических покрытий зависимостей их важнейших параметров от технологических параметров процессов напыления покрытий. с учетом осаждения молекулярных кластеров. В этом направлении исследованы свойства тонких пленок, получаемых напылением из оксидных мишеней. Исследованы эффекты, связанные со структурными особенностями тонких пленок в окрестности границы раздела между тонкопленочными материалами с высоким и низким показателями преломления. В качестве таких материалов рассмотрены широко используемые на практике двуокиси титана и кремния. Впервые получены результаты по возникающим вблизи границы раздела напряжениям в материалах с высоким и низким показателями преломления, а также по их зависимости от температуры пленок. Впервые проведено исследование дефектов, возникающих в тонких пленках пентоксида тантала, который в настоящее время является основным материалом для получения оптических покрытий с высокой лучевой прочностью. В существующий метод предсказания солнечного цикла внесены дополнения, связанные с обнаруженной непрерывной компонентой солнечного цикла. Выполнено тестирование модели. Проводится подготовка к практическому использованию улучшенной модели. Среди опубликованных результатов центральное место занимает включение в метод такого физического явления, как провал Гневышена. В 2025 году планируется продолжение и расширение работ по данной тематике НИР.
4 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. Математическиe модели и эксперимент в электродинамике и магнитной гидродинамике
Результаты этапа: Все поставленные на 2025 год задачи полностью выполнены. Получены дополнительные к заявленным результаты. Опубликованы 1 монография и 32 работы в реферируемых журналах и сборниках, в том числе 10 работ в высокорейтинговых журналах из списков Q1 и Q2. Важнейшим результатом выполненных в 2025 году работ является осознание того, что обратные задачи контроля процессов напыления покрытий представляют собой весьма специфический класс задач, в котором требование минимизации ошибок решения обратной задачи не обязательно является основным. Действительно, основной задачей оптического контроля является не уменьшение ошибок в толщинах слоев напыляемого покрытия, а достижение высокой точности реализации расчетных спектральных характеристик покрытия. Поэтому разработка методов решения подобных задач должна учитывать это положение. Для рассмотренного класса задач основой разработки методов решения является учет возможного наличия эффекта самокомпенсации ошибок. Можно предположить, что существуют и другие классы прикладных обратных задач, где подобные рассуждения о необходимости минимизации ошибок решения могут оказаться полезными. Разработан вариант силового поля DESIL для молекулярно-динамического моделирования напыления тонких пленок оксида тантала. Моделирование напыления тонких пленок оксида тантала дало следующие результаты. При низкоэнергетическом напылении наблюдается резкое снижение плотности в переходной области между подложкой и пленкой, что обусловлено ростом пористости. В пленках, полученных высокоэнергетическим напылением, переходная область с низкой плотностью между подложкой и пленкой отсутствует. Рассчитана пористость напыленных пленок и показано, что увеличение энергии напыляемых атомов Ta приводит к уменьшению пористости. Проведено континуально-атомистическое моделирование нагрева двухслойной пленки TiO2-SiO2 лазерным излучением. Рассмотрены два режима нагрева: короткими и длительными импульсами. Установлено, что нагрев короткими лазерными импульсами может как уменьшать, так и увеличивать концентрацию дефектов в пленке. Плотность нагреваемой области и показатель преломления изменяются незначительно. Нагрев длительными импульсами снижает плотность пленки на несколько десятых г/см3, а показатель преломления – на несколько сотых. Нагрев при 1000 К сопровождается эффектом отжига, который снижает концентрацию некоторых типов точечных дефектов. Нагрев длительными импульсами при температуре 2000 К приводит к существенному изменению структуры пленки и увеличению концентрации точечных дефектов. Выявлена особая роль тессеральных гармоник поверхностного крупномасштабного магнитного поля Солнца для предсказания развития солнечной активности. Выяснено соотношение магнитных потоков солнечных пятен и гармоник поверхностного крупномасштабного магнитного поля Солнца. В 2026 году планируется продолжение и расширение работ по данной тематике НИР.
5 1 января 2026 г.-31 декабря 2026 г. Математическиe модели и эксперимент в электродинамике и магнитной гидродинамике
Результаты этапа: -
6 1 марта 2027 г.-31 декабря 2027 г. Математическиe модели и эксперимент в электродинамике и магнитной гидродинамике
Результаты этапа: -

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".