Исследуются эффекты температурных аномалий при ударно-волновом воздействии на материалы. В работе [1] описано экспериментальное исследование откольного разрушения образцов из поликристаллов и монокристаллов алюминия при различных температурах. Анализ экспериментальных данных для поликристаллического алюминия показал, что сопротивление разрыву мало изменяется с ростом температуры от комнатной до значения, составляющего 90% температуры плавления, и резко падает до нуля с дальнейшим повышением температуры. Для монокристаллов алюминия в эксперименте наблюдался эффект аномально высоких температур, т. е. наблюдалось сохранение высокой прочности в состоянии, где ожидалось плавление при растяжении. На основе критерия инкубационного времени разрушения получено аналитическое выражение для температурной зависимости откольной прочности материалов. Введен новый критерий плавления, связывающий момент фазового перехода с инкубационным периодом плавления, что позволяет дать естественное объяснение эффекту аномальных температур плавления при импульсном воздействии.

В рамках модели Лоренца исследуется плавление ультратонкой пленки смазки в процессе трения между атомарно плоскими поверхностями. Введены аддитивные шумы сдвиговых напряжений и деформации, а также температуры пленки и построена фазовая диаграмма, где интенсивность шума этой температуры и температура поверхностей трения определяют области жидкостного, сухого и прерывистого трения. Найдены условия, при которых последнее отвечает режиму перемежаемости, присущему явлению самоорганизуемой критичности. Самоподобное распределение напряжений представляется при учете их нелинейности релаксации и дробных обратных связей в системе Лоренца и обеспечивается флуктуациями температуры. Такая дробная схема используется для построения фазовой диаграммы, определяющей различные режимы трения. Исследование соответствующего дробного уравнения Фоккера-Планка показывает, что прерывистый режим трения отвечает процессу субдиффузии.

Приведены результаты численного моделирования процессов плавления и кристаллизации пластин из монокристаллического кремния при воздействии компрессионными плазменными потоками, генерируемыми квазистационарными плазменными ускорителями, с учетом кинетики фазовых превращений на основе уравнения Колмогорова. Обсуждаются временные и пространственные характеристики процессов плавления и кристаллизации для импульсов различной формы. На основе полученных данных и проведенных оценок сделан вывод о существенной роли термоэлектрической неустойчивости в формировании объемных периодических структур. PACS: 81.10.Aj, 52.77.-j

Исследовано плавление двумерных микрокластеров из абрикосовских вихрей в островке сверхпроводника второго рода с толщиной, меньшей длины когерентности. Рассчитаны равновесные конфигурации, соответствующие локальным и глобальным минимумам потенциальной энергии, для кластеров с N=1-50 частицами. Исследованы температурные зависимости структуры и среднеквадратичного радиального и углового смещения вихрей. Показано, что плавление микрокластеров вихрей осуществляется в две стадии: сначала происходит переход из замороженной фазы в состояние, соответствующее вращательной переориентации кристаллических оболочек друг относительно друга; при существенно более высокой температуре происходит переход с исчезновением радиального порядка. Это связано с тем, что барьер относительно вращения оболочек существенно ниже барьера относительно радиального разрушения оболочек.

Рассматриваются двумерные микрокластеры из частиц, отталкивающихся по дипольному закону и удерживаемых внешним квадратичным потенциалом. Модель описывает ряд физических систем, в частности электроны в полупроводниковых структурах вблизи металлического электрода либо непрямые экситоны в связанных полупроводниковых точках и т. п. Обнаружены два вида упорядочения частиц в кластерах: образование треугольной решетки и образование оболочечной структуры, конкурирующие между собой. Рассчитаны равновесные конфигурации кластеров с N=1-40 частицами. Исследованы температурные зависимости структуры, потенциальной энергии и среднеквадратичного радиального и углового смещения. С помощью этих характеристик исследовано плавление кластеров. Плавление происходит в одну или в две стадии в зависимости от N. Для микрокластера, состоящего из двух оболочек, плавление происходит в две стадии: при небольших температурах --- из замороженной фазы в состояние с вращательной переориентацией "кристаллических" оболочек относительно друг друга; затем --- переход с исчезновением радиального порядка. В кластере из большого числа оболочек полное плавление происходит в одну стадию. Это связано с тем, что потенциальный барьер относительно вращения оболочек существенно меньше барьера относительно перескока частицы из одной оболочки в другую для малого N и одного порядка для больших N. Предложен способ предсказания характера плавления в оболочечных кластерах с помощью сравнения потенциальных барьеров вращения оболочек и перескока частиц между оболочками.

Рассматриваются двумерные вигнеровские микрокластеры в полупроводниковой точке. Подробно исследуется их плавление и показывается, что для типичных мезоскопических кластеров, обладающих оболочечной структурой, плавление происходит в две стадии: ориентационное плавление (проворот оболочек друг относительно друга) и полное плавление, при котором оболочки начинают перекрываться и обмениваться частицами. Приводится пример "магического" микрокластера с треугольной структурой, у которого плавление происходит в одну стадию. Для этого исследуются температурные зависимости различных величин, характеризующих структуру кластера. Исследуется изменение распределения конфигураций кластера по локальным минимумам потенциальной энергии с повышением температуры. При температуре, меньшей температуры полного плавления, кластер все время находится вблизи конфигурации глобального минимума, а при температуре, большей температуры полного плавления, кластер может с конечной вероятностью находиться вблизи конфигураций, соответствующих различным локальным минимумам потенциальной энергии.

Исследуется фазовая диаграмма двумерной мезоскопической системы зарядов или диполей, реализациями которой могут являться электроны в полупроводниковой квантовой точке или непрямые экситоны в системе двух вертикально связанных квантовых точек. Квантовые расчеты ab initio Монте-Карло интегрирования по траекториям применяются для определения свойств таких объектов на плоскости температура--квантовый параметр де Бура. При нулевой (достаточно низкой) температуре по мере увеличения силы квантовых флуктуаций частиц имеют место два типа квантовых явлений разупорядочения с ростом квантового параметра де Бура q: сначала, при q~10-5, система переходит в радиально упорядоченное, но ориентационно разупорядоченное состояние, когда различные оболочки "атома" проворачиваются друг относительно друга. При гораздо больших q~0.1 имеет место переход в разупорядоченное (сверхтекучее в случае системы бозонов) состояние.

Проведены акустические исследования процессов кристаллизации и плавления галлия, введенного в опалоподобную матрицу. Обнаружены гистерезисные зависимости скорости и поглощения продольных ультразвуковых волн при фазовых переходах в alpha- и beta-модификациях. Показано, что акустические методы не регистрируют плавление и кристаллизацию в тетрагональной фазе галлия, образующейся в условиях ограниченной геометрии. Получены экспериментальные факты, свидетельствующие в пользу гетерогенной кристаллизации галлия в порах.

Исследована кинетика процесса плавления-диспергирования тонких пленок меди различной толщины. Показано, что плавление пленки возникает в локальных местах и далее область плавления распространяется фронтом. Установлено, что плавление пленки одной и той же толщины может наступать спустя разное время при различных температурах: от почти мгновенного при более высоких температурах до плавления в течение нескольких часов при более низких. Определена зависимость энергии активации процесса плавления-диспергирования от толщины пленки меди. Вид зависимости энергии активации объяснен с позиций гидродинамики. Рассмотрен механизм процесса плавления-диспергирования. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (гранты N 05-03-32744-a, 05-08-01508-a). PACS: 61.46.+w, 64.70.Dv, 68.35.Md, 68.60.Dv

Исследована динамика отражательной способности жидкой фазы кремния на длине волны 0.63 мкм в условиях моноимпульсного нагрева поверхности полупроводника ультрафиолетовым излучением ArF эксимерного лазера. Установленa зависимость коэффициента отражения в момент наибольшего нагрева поверхности от плотности энергии в лазерном импульсе. Показано, что температурное снижение отражательной способности расплава наиболее выражено при нагреве поверхности значительно выше равновесной точки кипения кремния. Возможный перегрев жидкой фазы вблизи энергетического порога абляции составляет около1500 K.