Адрес e-mail:

Проекты

Процессы самоорганизации в ультрахолодной пылевой плазме

грант РНФ №19-12-00354 на проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами 


Краткое описание проекта:

Явления самоорганизации в природе чрезвычайно разнообразны и происходят в различных по сложности и масштабности системах: от физических систем, исследуемых в наномире и в астрономии, до социальных и экономических процессов в человеческом обществе. Явления самоорганизации характерны для открытых неравновесных систем, отличающихся нелинейностью взаимодействия составляющих их объектов. К таким системам относится и пылевая плазма, образованная заряженными частицами микронных размеров, удерживаемыми в плазме газового электрического разряда. Интенсивное рассеяние лазерного излучения частицами позволяет легко наблюдать и исследовать системы, образованные заряженными пылевыми частицами, отслеживая их координаты и скорости в реальном времени. По этой причине пылевая плазма является удобным инструментом для исследования разнообразных явлений, например, трёхмерных и двумерных фазовых переходов, формирования нелинейных волн, в том числе с аномально большой амплитудой. По сравнению с альтернативными системами, например, кластерами микрокапель воды, левитирующих над разогретыми поверхностями, пылевая плазма предоставляет уникальную возможность варьирования в широком диапазоне (более, чем на 2 порядка величины) температуры плазмообразующего газа – газообразного гелия и исследования влияния изменения температуры газа на свойства пылевой плазмы и процессы, происходящие в ней. До недавнего времени были проведены немногочисленные сравнительные исследования пылевой плазмы при температурах 77 К и 4.2 К. Выполненные эксперименты дали противоречивые результаты относительно уменьшения расстояния между частицами при понижении температуры, а также опровергли предположения об уменьшении кинетической энергии пылевых частиц по мере понижения температуры нейтрального газа, что привело бы к формированию сверхплотных упорядоченных плазменно-пылевых структур. Наряду с необходимостью получения новой информации о свойствах пылевой плазмы при криогенных температурах, оставался открытым вопрос о нижней границе температур, при которых ещё можно проводить экспериментальные исследования пылевой плазмы. С другой стороны, интерес к исследованию криогенной пылевой плазмы также вызван и относительно слабой изученностью плазмы газового разряда при температурах ниже 5 К. 

В ходе выполнения проекта будет получен ряд приоритетных результатов мирового уровня о пылевой плазме тлеющего разряда постоянного тока в трубке, охлаждаемой сверхтекучим гелием, а именно, будут исследованы условия существования стабильных режимов генерации тлеющего разряда в газообразном гелии при температурах ниже 4.2 К; будут определены условия существования плазменно-пылевых структур, образованных монодисперсными и полидисперсными макрочастицами; будут исследованы условия, оптимальные для формирования потока полимерных нанокластеров с поверхности специальной вставки; будут изучены процессы самоорганизации в плазменно-пылевых структурах; будут изучены нелинейные волновые процессы в облаке полимерных нанокластеров при криогенных температурах; будут определены условия формирования и роста сплошных связанных структур (полимерных волокон) в области криогенного разряда; будет исследована модификация поверхности частиц в плазменно-пылевой структуре, в результате осаждения  покрытия на их поверхности; будут определены новые закономерности самоорганизации в пылевой плазме, обусловленные экстремальным состоянием буферного газа; будут исследованы неустойчивые состояния пылевого облака, позволяющие изучить как параметры газового разряда так и параметры пылевых частиц в плазме, а также получены закономерности взаимодействия пылеакустических волн нанокластеров  с макрочастицами в плазме.



Особенности энергетического обмена и процессов переноса в активных средах

грант РФФИ №18-38-20175 на проведение научных исследований ведущими молодежными коллективами


Краткое описание проекта:

Целью данного междисциплинарного проекта является исследование особенностей энергетического обмена и процессов тепло- и массопереноса в активных веществах, которые представляют собой системы синтетических активных частиц в диссипативных (жидких или газообразных) средах. Такие частицы автономно преобразуют доступную энергию окружающей среды (химическую, электромагнитную, тепловую и т.д.) в собственное механическое движение. Независимо от природы своего происхождения, система активных частиц находится вдали от термодинамического равновесия. Активная материя представляет собой новый и весьма сложный объект, и ее исследование находится на начальной стадии. (За последние 5 лет в журналах «Nature» и «Science» было опубликовано более полусотни статей по данной тематике, а средняя цитируемость публикаций во всех журналах, индексируемых базой «Web of Science» возросла более чем в 10 раз.)

В ходе выполнения проекта впервые будет получен ряд теоретических и экспериментальных результатов мирового уровня, а именно: (1) предложены модели для активных броуновских частиц в идеальном газе и слабоионизованной плазме; (2) исследована динамика активной частицы во внешнем поле; (3) изучены механизмы диссипации, подкачки и перераспределения кинетической энергии между степенями свободы в протяженных системах активных частиц для широкого диапазона вязкости окружающей их среды (от разреженного газа до жидкости); (4) получены критерии развития диссипативной и дисперсионной неустойчивостей в средах, содержащих активные частицы; (5) разработана модель, описывающая механизм преобразования энергии окружающей среды, в дополнительную кинетическую энергию механического движения композитных микрочастиц в плазме при воздействии лазерного излучения; (6) получены новые данные о коэффициенте диффузии активных частиц в широком диапазоне их эффективных температур и вязкости окружающей среды; (7) разработаны уникальные методы диагностики комплексной плазмы и коллоидных систем.

Предлагаемые исследования представляют значительный фундаментальный интерес, как в области физики комплексной (пылевой) плазмы и коллоидных систем, так и с точки зрения более глубокого изучения кинетики неравновесных процессов в активных средах. Помимо фундаментальных аспектов, результаты проекта будут полезны в многочисленных приложениях для активных веществ – от чисто технических до биомедицинских.

Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

© 2001-2022 Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Противодействие коррупции | Сведения о доходах

Политика обработки персональных данных МФТИ

Техподдержка сайта | API

Использование новостных материалов сайта возможно только при наличии активной ссылки на https://mipt.ru

МФТИ в социальных сетях