Современные методы математического моделирования в физике
Цикл научных семинаров
В целях реализации программы развития регионального научно-образовательного математического центра «Северо-Западный центр математических исследований имени Софьи Ковалевской» НОЦ «Умные материалы и биомедицинские приложения» Института физико-математических наук и информационных технологий БФУ им. И. Канта запускает цикл научных семинаров Современные методы математического моделирования в физике.
Каждый четверг в 10:00 (Калининград) в ZOOM-формате: ссылка для подключения
Идентификатор конференции: 943 7509 2537 Код доступа: 861347
РАСПИСАНИЕ СЕМИНАРОВ
Юрий Дмитриевич Фомин
ведущий научный сотрудник, Институт физики высоких давлений им. Л.Ф. Верещагина РАН
В докладе рассматриваются основы метода молекулярной динамики – одного из основных методов современной вычислительной физики конденсированного состояния. Обсуждаются физические основы метода, схемы интегрирования, моделирование в различных статистических ансамблях (микроканонический, канонический и т.д.), выбор потенциалов взаимодействия для разных систем, вычисление термодинамических, структурных и динамических свойств газов, жидкостей и кристаллов. Отдельно обсуждаются методы первопринципной молекулярной динамики, в которых интегрирование электронных степеней свободы происходит в рамках метода функционала плотности.
В качестве иллюстрации возможностей метода приводится описание вычислений свойств жидкого углерода методами классической и первопринципной молекулярной динамики и изучение плавления графена.
Михаил Дмитриевич Верещагин
доцент БФУ им. Канта, PhD, преподаватель теоретической механики и механики сплошных сред
Теория упругости изучает деформацию тел и образующиеся напряжения под действием динамических и статических нагрузок. В случае, если внешнее воздействие осуществляется за счет теплового контакта такая теория носит название теория термоупругости.
В последние время с использованием новых материалов (например, аморфных) возникла необходимость описания напряжений и деформаций в телах с учетом эффекта “памяти”. Такие материалы проявляют одновременно и вязкие и упругие свойства. Для описания поведения таких материалов была разработана теория вязкоупругости.
Данная лекция будет посвящена математических основам теорий упругости, термоупругости, а также линейной теории вязкоупругости. Буду рассмотрены конкретные примеры с точными решениями.
Dr. Shanawer Niaz
Assistant Professor/ Coordinator Department of Physics University of Sargodha, Sub-campus Bhakkar, Pakistan
In this talk, basic concepts underlying density functional theory and its wide spread adoption will be introduced. Modern density functional theory techniques can calculate a vast range of structural, chemical, optical, spectroscopic, elastic, vibrational and thermodynamic phenomena. The ability to anticipate structural property has transformed experimental areas like vibrational and solid-state NMR spectroscopy, where it is the principal tool for analysing and interpreting the spectra. Despite the substantial obstacles pretended by the description of excited states in semiconductor physics, significant progress has been achieved in the electronic structure of bulk and in defect states. Studies are no longer limited to crystallographic structures that are known. DFT is rapidly being employed as a research method for materials discovery and computational experimentation, culminating in crystal structure prediction, which solves the long-standing difficulty of predicting crystal structure polymorphs from only a chemical composition.
Кон Игорь Игоревич
Младший научный сотрудник НОЦ «Фундаментальная и прикладная фотоника. Нанофотоника»б БФУ им. Канта
Методы математического моделирования электромагнитных полей находят широкое применение в экспериментальных исследованиях оптических свойств материалов, в том числе – с использованием техники инфракрасной (ИК) спектроскопии, спектроскопии комбинационного рассеяния (КР) света, флуоресцентной спектроскопии.
Оптические свойства металлических наноструктур, а также специфика межмолекулярных взаимодействий сложных соединений с их участием являются результатом действия плазмонных эффектов, локализованных вблизи наночастицац. В этой связи расчет электромагнитных полей в области нахождения таких объектов является важной теоретической задачей.
Метод конечных разностей во временной области (FDTD) в настоящее время является одним из методов численного решения электродинамических задач такого типа. FDTD-метод основан на дискретизации уравнений Максвелла, записанных в дифференциальной пространственно-временной формулировке.
В рамках лекции будут рассмотрены базовые принципы FDTD-метода, основные алгоритмы работы с соответствующим программным обеспечением, а также применение данного метода в ИК- и рамановской спектроскопии.
Панина Лариса Владимировна
Д. ф. м.- н., профессор, МИСиС, Москва БФУ им. Канта, Калининград
В квазистатическом приближении (размеры ферромагнитного проводника меньше длины волны), распределение электромагнитного поля вне проводника соответствует статическому. Электрическое поле на поверхности определяется через тензор поверхностного импеданса, и представляется возможность разделить внутренние и внешние задачи распределения электромагнитного поля. Поскольку динамические магнитные свойства материалов описываются тензором магнитной проницаемости, математический аппарат, необходимый для анализа распределения полей внутри ферромагнитека, сильно усложняется. Для решения ряда задач можно воспользоваться асимптотическими методами решения уравнений Максвелла. Последовательный анализ представлен для цилиндрических ферромагнетиков. Применение – гигантский магнитоимпеданс в микронных ферромагнитных проводах.
Садовников Александр Владимирович
к.ф.-м.н., доцент кафедры физики открытых систем Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского, Саратов
В последнее десятилетие наблюдается большой интерес к задачам, поставленным исходя из требований времени, а именно, исследователей интересует создание устройств обработки
информации, работа которых основана на «альтернативных» методах кодирования информационного сигнала. «Альтернативных» — для полупроводниковых технологий, так надежно вошедших в повседневный мир современного человека. Одним из таких направлений можно считать исследования принципов создания устройств обработки сигналов, в которых информация кодируется в виде амплитуды и фазы спиновых волн а обработка информации происходит, например, при интерференции спинов-волновых сигналов. Такие исследования проводятся в настоящее время и научное направление, посвященное задачам о генерации, распространении и взаимодействии спиновых волн в магнитных микро- и наноструктурах носит название «Магноника», образованное основываясь на тот факт, что «магноном» называют квант спиновой волны по аналогии с фотоном – квантом электромагнитного поля. Магнонику можно отнести к области, в которой необходимыми оказываются знания из физики конденсированного состояния и радиофизики. Сейчас постоянно появляются новые концепции логических устройств на основе волноведущих и резонаторных свойств магнонных микро- и наноструктур и на настоящем семинаре мы рассмотрим малую часть того большого количества численных методов, которое необходимо развивать и адаптировать для создания новых идей и концепций работы с сигналом на принципах магноники.
In this talk the basic concept of optimal control theory will be introduced. In applied research the goal is often to amplify a desired quality of a sample, find a way to use the least energy to initiate a given process, minimum ammount of fuel for a space probe to reach its destination or develop a method for performing a given task as fast as possible within some contrains. As long as we can quantify the goal and accurately model the phenomenon we are studying, we can find an optimal solution using a universal mathematical framework. As an example we will study the problem of efficient magnetisation switching of nano-scale ferromagnetic samples.
