Работниками отдела осуществляется математическое моделирование взаимодействия электромагнитного излучения с молекулами, атомами, ионами и наночастицами. Кроме этого проводится математическое моделирование глобальной электрической цепи в ионосфере и магнитогидродинамических процессов в магнитосфере.

Основные направления

• Математическое моделирование механического действия когерентного света на резонансные атомы и ионы, разреженный газ и плазму.
• Исследование взаимодействия оптического излучения с наноразмерными структурами
• Исследование локализации и лазерного охлаждения ионов электрон-ионной плазмы в однородном магнитном поле с целью определения возможности и условий ее «кристаллизации».
• Создание математических моделей образования ансамблей наночастиц и их взаимодействия с лазерным излучением.
• Оптимальные лазерные воздействия на вещество.
• Разработка экспериментальных и теоретических основ управляемого транспорта ионов в нанопористых мембранах
• Математическое моделирование процессов переноса в многокомпонентных смесях, обработка данных наземных и космических экспериментов.
• Моделирование взаимодействия верхней атмосферы и магнитосферы с корпускулярными потоками и электромагнитным излучением солнечного происхождения.
• Моделирование ионосферных электрических полей и токов.

Основные достижения

Предложен метод создания ультрахолодной электрон-ионной плазмы с сильнонеидеальной ионной подсистемой, основанный на лазерном охлаждении плазменных ионов.
Предсказаны (впоследствии экспериментально подтверждённые) эффект группировки атомных скоростей бегущей электромагнитной волной и эффект выпрямления градиентной силы в интерферирующих бихроматических (полихроматических) лазерных полях;
Предложены и обоснованы методы лазерного охлаждения и удержания плазмы с резонансными ионами, разработаны новые (чисто оптические) методы удержания ионов и формирования ионных кулоновских кристаллов, а также схемы так называемых «тёмных» бихроматических (глубоких) оптических ловушек и «тянущих» пучков для резонансных частиц.
Найдены временные профили лазерных импульсов, обеспечивающие минимальные энергозатраты при лазерном нагреве тонких металлических мишеней в окислительной среде.
Построена математическая модель воздействия лазерного излучения на ансамбли плазмонных наночасиц. Проведенные на ее основе исследования показали, что одним из ключевых факторов фотомодификации ансамблей наночастиц явлется их сильный нагрев лазерным излучением. Также на основе этой модели проведены исследования трансмиссионных свойств оптического волновода, состоящего из цепочки плазмонных наночастиц.
Проведены численные расчеты спектрального положения аномалий Рэлея-Вуда в периодических планарных структурах из плазмонных наночастиц, внедренных в слоистые среды. На основе их предсказано спектральное положение аномалий, обусловленных наличием фотонных кристалов.
Построена математическая модель ионосферных электрических полей, замыкающих глобальную электрическую цепь. За счет учета тензорного характера ионосферной проводимости получены поля, существенно отличающиеся от полей в общепринятой модели.
Построена математическая модель взаимодействия верхней атмосферы с ультрафиолетовым и рентгеновским излучением от Солнца.
Разработаны и программно реализованы математические модели транспорта ионов в нанопорах с проводящей поверхностью.
Открыт новый механизм формирования мембранного потенциала при нулевом токе, а также эффект усиления ионной проводимости за счет поляризации поверхности поры в электрическом поле.

Основные приборы и оборудование

• Установка для синтеза углеродных покрытий методом химического осаждения из газовой фазы (трубчатая печь OTF-1500-X-UL-3, испарительная система LVD-F1, газовый смеситель, вакуумная станция PC 3001 VARIO)
• Установка для исследования транспорта ионов через мембраны (ячейка, электроды, перистальтический насос BT 601 F – 2 шт)
• Установка для исследования жидкостной проницаемости мембран (SMC Pneumatics)
• Термостат Huber CC-405
• Электропечь Микротерм-95
• Ультразвуковой гомогенизатор Sonics & Materials VC-505
• Спектрофотометр Genesis 100 Vis с проточной кюветой
• Микроскоп стереоскопический панкратический МСП-1
• Потенциостаты Пи-50-Pro, P-20X (2 шт)
• Кондуктометр Ohaus Starter 3100 и Ph-метр

Методы исследований

• Математическое моделирование
• Вычислительные эксперименты на ЭВМ
• Синтез покрытий посредством химического осаждения из газовой фазы (CVD)
• Исследование жидкостной проницаемости материалов
• Исследование электрохимических свойств материалов
• Термообработка материалов
• Оптическая спектроскопия и микроскопия

Сотрудники

Заведующий отделом Герасимов Валерий Сергеевич, кандидат физико-математических наук +7 391 2495741 gerasimov@icm.krasn.ru