Неупорядоченные материалы (стекла и аморфные тела, расплавы, полимеры, биологические среды и т. д.) представляют собой важный класс объектов. Оказалось, что несмотря на хаос, с которым обычно ассоциируется их структура, для стекол и аморфных тел различной природы (полупроводниковых, диэлектрических, металлических) есть универсальный пространственный масштаб ~1 nm --- параметр порядка, который может сыграть для теории столь же важную роль, как элементарная ячейка для кристаллов. Беспорядок в неупорядоченных телах не абсолютный --- присущая кристаллам периодичность в расположении атомов сохраняется в пределах нескольких координационных сфер, а далее каким-то образом нарушается. Характер нарушения порядка позволяет отличить стекла от аморфных тел по виду функции корреляции структуры. Неоднородности, о которых идет речь, не экзотические единичные образования, не аналоги дефектов в кристаллах, а фрагменты, из которых целиком построены аморфные тела и стекла. Пространственная неоднородность неупорядоченных тел с характерным масштабом ~1 nm приводит к появлению универсальных характерных особенностей в колебательных свойствах, меняет механизм релаксации электронного возбуждения, определяет специфику переноса зарядов.

Для обнаружения релаксационных переходов в твердых телах применен метод построения температурных зависимостей скоростей малых деформаций ползучести (спектров скоростей). Метод основан на прецизионном измерении скорости с помощью лазерного интерферометра и отличается высокой разрешающей способностью. Показана возможность использования спектров для прогнозирования критических температур в кинетике разрушения полимеров и металлов, а также в изменении электрических свойств (на примере сверхпроводящего перехода в Y--Ba--Cu--O керамиках).

Методом селективной лазерной спектроскопии исследован эффект Зеемана в спектрах излучения локализованных экситонов в твердых растворах полупроводников. Показано, что тонкая структура, появляющаяся в спектрах излучения кристаллов GaSe1-xTex при резонансном монохроматическом возбуждении в магнитном поле, обусловлена спиновой релаксацией рожденных светом локализованных экситонов между их зеемановскими подуровнями. Измерена величина g-фактора локализованных экситонов и его зависимость от энергии образования локализованных экситонов и состава твердого раствора.

Построена феноменологическая теория равновесных и квазиравновесных состояний многокомпонентных твердых растворов с учетом объемных эффектов. Квазиравновесные состояния характеризуются выполнением только части условий термодинамического равновесия системы. Учет короткодействующих частей межатомных взаимодействий осуществлен с помощью введения собственных объемов атомов на основании обобщенной решеточной модели. Дальнодействующие части потенциалов учтены в приближении эффективного поля. Уравнения для квазиравновесных компонентов в растворах выведены с учетом неоднородности в распределениях менее подвижных неравновесных компонентов. Получены условия спинодального распада твердого раствора с произвольным числом компонентов как в равновесном, так и в квазиравновесном случаях. Найдено уравнение равновесного спинодального распада трехкомпонентного микрогетерогенного твердого раствора.

Предложена модель, которая описывает диффузионное расплывание границ раздела различной геометрии в металлических наностеклах. Показано, что расплывание плоских границ раздела протекает быстрее, чем расплывание тройных стыков, которое в свою очередь протекает быстрее, чем расплывание узлов. Это объясняет изменения среднего времени жизни позитронов в металлических наностеклах при термообработке.

Изучается система примесных ионов, находящихся в одном и том же зарядовом состоянии при конечных температурах. Предложена теория, описывающая пространственные корреляции примесных ионов в условиях, когда радиус корреляции примесной дырки ограничен сверху вследствие дефицита свободных примесных узлов. Получено явное выражение для парной корреляционной функции и рассмотрено влияние корреляций в расположении примесных ионов на электронную подвижность в предельном случае T=0.

Показано, что в металле и полупроводнике возможен аналог волн Томсона, существующих в идеальной жидкости. Обсуждена возможность наблюдения таких волн.

Исследована кинетика фазовых переходов в твердых телах под нагрузкой при фиксированной температуре. Найдены критические размеры микрополостей, возникающих при заданной нагрузке в процессе фазового перехода в материале. Вычислен стационарный поток полостей в пространстве размеров и время установления этого потока, которые зависят при заданной нагрузке от поверхностной энергии тела и дополнительного параметра, характеризующего граничную кинетику микродефектов. В работе получены новые в механике разрушения твердых тел параметры, описывающие начало скрытой стадии разрушения тела и интенсивность появления дефектов в материале на этой стадии. Данный подход допускает обобщение на структурные и мартенситные фазовые переходы под нагрузкой.

Развивается феноменологическая теория перестройки многокомпонентных твердых растворов с иерархией атомных подвижностей компонентов в приближении локального равновесия. Гидродинамическая стадия эволюции таких растворов рассматривается как последовательность квазиравновесных состояний, характеризующихся выполнением только части условий полного равновесия. С помощью выделения "быстрых" и "медленных" составляющих диффузии и метода сокращенных описаний получены уравнения эволюции распределений "быстрых" компонентов в квазиравновесных твердых растворах на произвольных этапах перестройки в рамках обобщенной решеточной модели, учитывающей собственные объемы компонентов. Найдены условия устойчивости квазиравновесных растворов к спинодальном распаду, получены уравнения границ метастабильности таких систем.

Методом атомно-силовой микроскопии исследовалось влияние атмосферных условий на морфологию ростовых поверхностей (001) и сколов (110) слоев соединений II--VI с высоким содержанием ZnSe. Впервые непосредственно показано, что формирование нанокластеров на таких поверхностях сопровождается коррозией всей поверхности и происходит за счет накопления продуктов коррозии. Коррозия поверхности насыщается на глубине уже в несколько монослоев (2--3 монослоя), что задает предел суммарного объема нанокластеров на поверхности. Дальнейшее увеличение размера нанокластеров во времени происходит за счет уменьшения их числа. Глубина коррозии может локально сильно возрастать в местах поверхности со значительными внутренними напряжениями и, в частности, развиваться глубоко внутрь напряженных интерфейсов в приборных структурах. Работа выполнена при поддержке Фонда Фольксваген и Российского фонда фундаментальных исследований (грант N 00-02-16948).