Фізика твердого тіла

Фі́зика твердо́го ті́ла охоплює експериментальне та теоретичне вивчення структури, фізичних властивостей та кінетичних явищ в кристалічних та аморфних середовищах, вивчення впливу зовнішніх полів, іонізуючої радіації, потоків частинок на мікро- і макропроцеси при різних умовах (температура, тиск тощо). Дослідження використовують методи або містять результати, що можуть бути використані для матеріалів різних типів.

Напрямки досліджень

Областями досліджень є експериментальні та теоретичні дослідження у таких напрямках:

• Вивчення міжатомної взаємодії, принципів та законів, за якими формується структура твердих тіл та рідких кристалів та кріокристалів. Симетрійні аспекти фізики твердого тіла.
• Енергетичний спектр твердих тіл (фонони, спектри електронних збуджень, магнони та ін.) та методи його вивчення (оптична та фотоакустична спектроскопія тощо). Оптичні властивості екситонів та інших квазічастинок, в тому числі при інтенсивному збудженні. Експериментальне та теоретичне вивчення міжквазічастинкових взаємодій.
• Вивчення впливу зовнішніх факторів (температури, механічних напружень, статичних електричних та магнетних полів, електромагнетного поля, радіаційного опромінення) на фізичні властивості твердих тіл та встановлення особливостей кінетичних і релаксаційних процесів, зумовлених цим впливом.
• Термодинаміка та фазові перетворення в твердих тілах. Атомна структура та фазові переходи в адсорбованих шарах на поверхні твердих тіл та у плівках.
• Експериментальне і теоретичне вивчення нелінійних дисипативних структур. Властивості твердотільної плазми.
• Взаємодія твердих тіл з потоками частинок іонізуючого та потужного електромагнетного опромінення. Дефектоутворення, радіаційні дефекти, електронно-стимульовані реакції дефектів, метастабільність.
• Дефекти кристалічної будови, еволюція дефектної структури під впливом зовнішніх факторів, взаємодія дефектів, вплив дефектної структури на фізико-механічні та кінетичні властивості твердих тіл.
• Експериментальні та теоретичні методи аналізу дефектної структури, математичне моделювання, розрахунки параметрів структури та фізико-механічних властивостей твердих тіл.
• Домішки та їхні агрегати, їхня динаміка і перебудова, сегрегаційні явища, дифузійні явища у твердих тілах та на їхній поверхні.
• Екстремальні властивості та структурні стани, нанокристали, квазікристали, аморфізація.
• Фізичні основи міцності та пластичності твердих тіл.
• Фізичні властивості низьковимірних систем. Фізичні основи цілеспрямованого формування складу та структури матеріалів у компактному та низьковимірних станах, що мають нові корисні властивості. Механізми формування структури та фізичні властивості тонких плівок (аморфних полі- та монокристалічних), у тому числі багатошарових.
• Змішані кристали та невпорядковані тверді тіла. Фізика твердих розчинів неметалічних речовин, у тому числі напівмагнетних кристалів.
• Високочастотні і резонансні явища у твердих тілах. Вплив дефектної структури, домішкових атомів і зовнішніх полів на високочастотні, резонансні і осциляційні явища в твердих тілах.
• Твердотільні аспекти фізичних процесів у біоматеріалах та в біологічних структурах.