Темы диссертационных работ для аспирантов,
предлагаемые ППС кафедры вычислительной физики
-----
Suggested themes for PhD projects
Тема 1. Руководитель: Зав. каф.вычислительной физики, д.ф.-м.н. Мокшин А.В.
1. Название профиля аспирантуры: 01.04.07 - Физика конденсированного состояния, 01.04.02 - Теоретическая физика.
2. Тема: Микроскопическая теория равновесных жидкостей: металлические расплавы и водородсодержащие жидкости
3. Цель работы: Развитие общей микроскопической теории равновесных жидкостей, описывающей микроскопическую одночастичную и коллективную динамику и транспортные свойства (самодиффузию, вязкость, теплопроводность). Численные расчеты и количественное сопоставление с экспериментальными данными по нейтронной и рентгеновской спектроскопии длятаких систем как металлические расплавы и водородсодержащие жидкости.
4. Краткое представление: Равновесные жидкости, также как переохлажденные жидкости и аморфные материалы представляют собой в совокупности неупорядоченные системы, применительно к которым многие фундаментальные физические задачи остаются нерешенными вплоть до настоящего времени. Особенно это уместно для таких процессов в этих системах, а также для таких свойств и характеристик этих систем, которые проявляются на микроскопических пространственных масштабах. Очевидно, что правильное понимание и описание микроскопической структуры и динамики жидкостей представляет собой важнейшую задачу физики конденсированного состояния.
Предполагаемая теория будет развита в рамках подхода, представленного недавно в обзорной работе [А. В. Мокшин, “Самосогласованный подход к описанию релаксационных процессов в классических многочастичных системах”, ТМФ, 183:1 (2015), 3–35].
Исследования по данной теме будут выполняться в рамках научного проекта "Структуры с распределенным параметром порядка".
5. Краткое описание методов исследования, используемого экспериментального оборудования (программных продуктов для теоретических исследований): Работа по научной теме связана с теоретическим описанием и, отчасти, с молекулярно-динамическими расчетами. Предполагается тесное сотрудничество с экспериментаторами (как отечественными, так и зарубежными). Выполнение самостоятельных экспериментальных измерений не предполагается.
6. Желаемые знания и навыки, образование: Владение знаниями из курсов университетской программы по классической механике, статистической физике и термодинамике. Владение навыками программирования на языке C++, навыками моделирования молекулярной динамики и знание английского языка приветствуется.
7. Руководитель работы:
Мокшин Анатолий Васильевич, д.ф.-м.н., доцент,
персональный индекс Хирша (на 9.03.2017): 11,
ссылка на личную страничку: http://kpfu.ru/anatolii.mokshin,
контактный телефон:+7 (843) 233 77 37
адрес электронной почты: anatolii.mokshin@mail.ru
Supervisor: Anatolii V. Mokshin, Head of Computational physics department
(email: anatolii.mokshin@mail.ru; http://kpfu.ru/anatolii.mokshin)
1. Specialty of PhD program: Condensed Matter Physics, Theoretical Physics
2. Theme for PhD project: Microscopic Theory of Equilibrium Liquids: Metallic Alloys and Hydrogen-containing Liquids
3. Aim: To develop a general microscopic theory of equilibrium liquid state, which would be able to describe single-particle and collective dynamics as well as transport properties (self-diffusion, viscosity and thermal conductivity).Numerical calculation and quantitative comparison with experimental data on neutron and X-ray spectroscopy will be done for such the systems as metallic alloys and hydrogen-containing liquids.
4. Short description: Equilibrium and supercooled liquids and amorphous solids are typical disordered systems from point of view of statistical mechanics; and many aspects of the systems related, in particular, with microscopic dynamic processes are still wait to be understood. Correct theoretical description has fundamental and practical significance; it represents important problem of condensed matter physics.
A theory will be constructed within the formalism presented in review [A.V. Mokshin, Theor. Math.Phys. 183, 449 (2015)].
The studies will be done within the scientific project "Structures with distributed order parameter".
5. Required skills: It is required to has clear understanding within University program of classical mechanics, statistical physics, thermodynamics. Additional skills in C++, molecular dynamics simulations will be very useful.
Тема 2. Руководитель: Зав. каф.вычислительной физики, д.ф.-м.н. Мокшин А.В.
Консультант: ассистент каф.вычислительной физики, к.ф.-м.н. Галимзянов Б.Н.
1. Название профиля аспирантуры: 01.04.07 - Физика конденсированного состояния, 01.04.02 - Теоретическая физика.
2. Тема: Ключевые критерии стеклообразующих свойств металлических расплавов
3. Цель работы: Описание температурного поведения вязкости и оценка критериев, характеризующих стеклообразующие свойства переохлажденных и жидких металлических расплавов.
4. Краткое представление: Понимание природы стеклообразующих свойств неупорядоченных конденсированных систем, таких как переохлажденные и жидкие металлические расплавы, представляет большой интерес с точки зрения практического применения. Известные к настоящему времени методы классификации стеклообразующих систем на «сильных» и «хрупких» основаны на описании характера температурного поведения вязкости с помощью различных моделей. Здесь одна из актуальных задач связана с оценкой ключевых критериев, где возможно применение единой теории для описания стеклообразующих свойств различных систем.
Исследования по данной теме будут выполняться в рамках научного проекта "Структуры с распределенным параметром порядка".
5. Краткое описание методов исследования, используемого экспериментального оборудования (программных продуктов для теоретических исследований): Работа связана с обработкой и теоретическим описанием доступных экспериментальных данных. Предполагается выполнение молекулярно-динамических расчетов, связанных с оценкой вязкости металлических расплавов.
6. Желаемые знания и навыки, образование: Владение навыками программирования на языке C++ и навыками моделирования классической молекулярной динамики. Знание английского языка.
7. Руководитель работы:
Мокшин Анатолий Васильевич, д.ф.-м.н., доцент,
персональный индекс Хирша (на 9.03.2017): 11,
ссылка на личную страничку: http://kpfu.ru/anatolii.mokshin,
контактный телефон: +7 (843) 233 77 37
адрес электронной почты: anatolii.mokshin@mail.ru
Консультант:
Галимзянов Булат Наилевич, к.ф.-м.н., ассистент,
персональный индекс Хирша (на 9.03.2017): 3,
ссылка на личную страничку: http://kpfu.ru/Bulat.Galimzyanov
контактный телефон: +7 (843) 233 77 37
адрес электронной почты: bulatgnmail@gmail.com
Supervisor: Anatolii V. Mokshin, Head of Computational physics department
(email: anatolii.mokshin@mail.ru; http://kpfu.ru/anatolii.mokshin)
Сonsultant: Bulat N. Galimzyanov, assistant of Computational physics department
(email: bulatgnmail@gmail.com; http://kpfu.ru/Bulat.Galimzyanov)
1. Specialty of PhD program: Condensed Matter Physics, Theoretical Physics
2. Theme for PhD project: Key criteria of glass-forming properties of the metallic melts
3. Aim: Description of temperature behavior of the viscosity and evaluation of criteria characterized of glass-forming properties of the supercooled and liquid metallic melts.
4. Short description: Understanding of glass-forming properties of the disordered condensed systems, such as supercooled and liquid metallic melts, is of great interest from the point of view of practical application. The known methods for classifying of glass-forming systems to "strong" and "fragile" are based on description the temperature behavior of viscosity by means of various models. Here, one of the actual problems is associated with evaluation of key criteries, where a unified description of glass-forming properties of various systems can be applied.
The studies will be done within the scientific project "Structures with distributed order parameter".
5. Required skills: It is required skills in C++ and molecular dynamics simulations
Тема 3. Руководитель: д.ф.-м.н., доцент Нефедьев Ю.А.
1. Название профиля аспирантуры: 01.03.01 - Астрометрия и небесная механика
2. Тема: Динамическая селеноцентрическая модель Луны на основе методов космической астрометрии и многопараметрического гармонического анализа
3. Цель работы: Цель работы: построение селеноцентрической динамической модели физической поверхности Луны на основе данных космических миссий «Клементина», «Кагуйа», «ЛРО» с использованием методов статистической физики.
Для реализации поставленной цели, необходимо осуществить следующие задачи:
Работа носит как теоретический, так и экспериментальный характер: анализ длительных рядов наблюдений и их редукция, разработка новых методов анализа и обработки экспериментальных данных с целью решения комплексных задач селенодезии.
4. Краткое представление: Актуальность. Современные экспериментальные исследования внешних и внутренних характеристик Луны связаны с планами её освоения в ближайшем будущем. В течение последних двух десятилетий Луна является объектом всестороннего исследования, о чем свидетельствует большой ряд космических экспериментов, таких как лазерная локация Луны (ЛЛЛ) (1969-2016), космические миссии ЛунарПроспектор (1998-1999) и Клементина (1994), СМАРТ-1 (2003-2006), Кагуя (2007-2009), Чанг-1 (2007-2009), Чанг-2 (2010), Чандраан-1 (2008-2009), Чандраан-2 (2013). Новые важные данные были получены аппаратом «LunarReconnaissanceOrbiter» (LRO), вращающимся вокруг Луны по полярной орбите. Программа исследований включала создание селенографической картографической системы, исследование внутреннего строения Луны, изучение тонких эффектов физической либрации во вращательном движении нашего естественного спутника, использование межспутникового слежения с целью исследования гравитационного поля Луны. На основе космических миссий НАСА создана карта Южного полюса Луны, которая в настоящее время является самой подробной по отображению физической поверхности Луны. Но все полученные перечисленными выше космическими миссиями результаты не обладают достаточно определенной поверхности отсчета координат, что в первую очередь относится к современным селенографическим моделям и лунным картам. Таким образом, задача построения динамической селеноцентрической модели Луны является актуальной и востребованной. Данная работа будет выполняться в рамках Стратегической Академической Единицы «Астровызов» проект «Селенодезия».
5. Краткое описание методов исследования, используемого экспериментального оборудования (программных продуктов для теоретических исследований): Работа основана как на теоретических, так и на экспериментальных методах и расчетах многопараметрического гармонического анализа сложных систем. Будут использоваться современные методы анализа планетарных структур. Исследования опорных селенодезических сетей будет выполняться с использованием новых робастных подходов. Используемые в работе методы, теоретические и наблюдательные материалы будут проверены на достоверность и точность представленных в них данных. Все вычисления будут выполняться на графических станциях, при создании основных программных пакетов используется язык программирования Фортран.
6. Желаемые знания и навыки, образование: Необходимо хорошее знание английского языка, базовое образование: физика сложных систем, желательно наличие опубликованных статей в реферируемых журналах систем цитирования SCOPUS и WEBOFSCIENCE по селенодезии и фрактальному анализу.
7. Руководитель работы: Нефедьев Юрий Анатольевич, д.ф.-м.н., профессор, h=3, http://kpfu.ru/Yuriy.Nefedev, +79871801022, star1955@mail.ru
Тема 4. Руководитель: к.ф.-м.н., доцент Хуснутдинов Р.М.
1. Название профиля аспирантуры: 01.04.02 - Теоретическая физика
2. Тема: Локальные структурные особенности и микроскопическая коллективная динамика аморфных металлических сплавов
3. Цель работы: Проект направлен на решение фундаментальной научной проблемы, связанной с изучением явления структурного перехода в металлических сплавах, а также исследование микроскопических коллективных и транспортных процессов в равновесных и переохлажденных расплавах. Предполагается всесторонние исследования, основанные на оригинальных результатах и разработках. Численные данные будут получены на основе крупномасштабного классического компьютерного моделирования атомарной/молекулярной динамики. Результаты моделирования позволят выявить механизмы протекания структурных переходов, микроскопических релаксационных процессов, выявить природу низкочастотной и высокочастотной вибрационной динамики атомов в сплавах. Теоретическое описание и объяснение предполагается выполнить в рамках формализма функций памяти, метода рекуррентных соотношений Ли, уравнения Фоккера-Планка и оригинального теоретико-функционального подхода. Детали структурного упорядочения в аморфных металлических сплавах будет выполнено в рамках метода стохастических испытаний Монте-Карло. Исследование электронных свойств металлов и сплавов будет выполнено в рамках квантово-механического моделирования атомарной/молекулярной динамики Кара-Парринелло.
4. Краткое представление: Аморфные сплавы – это материалы с высокой прочностью и коррозионной стойкостью; это и магнитомягкие материалы, обладающие гистерезисными магнитными свойствами, уровень которых характерен для лучших кристаллических магнито-мягких материалов (пермаллой, сендаст); это и материалы с инварными свойствами; это и материалы с особыми упругими (элинварными) и магнитомеханическими свойствами (материалы с высоким коэффициентом магнитомеханической связи и пьезомагнитным коэффициентом); это и материалы с особыми электрическими свойствами. Аморфные металлы широко проникают во многие области науки и проявили себя как новые перспективные материалы с самыми разнообразными возможностями для практического использования.
5. Краткое описание методов исследования, используемого экспериментального оборудования (программных продуктов для теоретических исследований): Численные расчеты по классическому и квантовомеханическому моделированию атомарной/молекулярной динамике будут выполнено на вычислительном кластере Казанского федерального университета и суперкомпьютере Межведомственного Суперкомпьютерного центра Российской Академии Наук. Описание структурных особенностей металлических сплавов будет выполнено с помощью метода Паде-аппроксимант и кластерного анализа, базирующегося на подходе Стейнхарда-Нельсона. Теоретическое описание микроскопической коллективной динамики и транспортных процессов предполагается выполнить в рамках формализма функций памяти, метода рекуррентных соотношений Ли, уравнения Фоккера-Планка и оригинального теоретико-функционального подхода.
6. Желаемые знания и навыки, образование: Знание основ языка программирования MatLab, Mathematica. Программирование на языке C/C++.
7. Руководитель работы:
Хуснутдинов Рамиль Миннегаязович, доцент,
индекс Хирша=8
http://kpfu.ru/ramil.husnutdinov
раб.: +7(943)233-77-37
сот.: +7(937)286-27-85
Email: khrm@mail.ru
1. Postgraduate profile name: 01.04.02 - "Theoretical Physics"
2. Subject: Local structural features and microscopic collective dynamics of amorphous metallic alloys
3. Objective: The project is aimed at solving the fundamental scientific problem associated with the study of the phenomenon of structural transition in metallic alloys, as well as the investigation of microscopic collective and transport processes in equilibrium and supercooled melts. It assumes comprehensive research based on original results and developments. Numerical data will be obtained on the basis of large-scale classical computer simulation of atomic / molecular dynamics. The results of the simulation will reveal the mechanisms of the flow of structural transitions, microscopic relaxation processes, reveal the nature of the low-frequency and high-frequency vibrational dynamics of atoms in alloys. The theoretical description and explanation is supposed to be performed within the framework of the formalism of memory functions, the method of Lee's recurrence relations, the Fokker-Planck equation and the original theory-functional approach. Details of the structural ordering in amorphous metallic alloys will be performed in the framework of the Monte Carlo stochastic test method. Investigation of the electronic properties of metals and alloys will be performed within the framework of quantum-mechanical modeling of the Car-Parrinello atomic/molecular dynamics.
4. Brief introduction: Amorphous alloys are materials with high strength and corrosion resistance; It is also soft magnetic materials with hysteretic magnetic properties, the level of which is characteristic for the best crystalline magneto-soft materials (permalloy, Sendad); These are materials with invar properties; These are materials with special elastic (elinvar) and magnetomechanical properties (materials with a high coefficient of magnetomechanical coupling and a piezomagnetic coefficient); These are materials with special electrical properties. Amorphous metals widely penetrate into many fields of science and have proved to be new promising materials with a wide variety of possibilities for practical use.
5. Brief description of research methods, experimental equipment used (software products for theoretical research): Numerical calculations on classical and quantum-mechanical modeling of atomic / molecular dynamics will be performed on the computing cluster of the Kazan Federal University and the supercomputer of the Interagency Supercomputer Center of the Russian Academy of Sciences. The structural features of the metal alloys will be described using the Padé-approximant method and cluster analysis based on the Steinhard-Nelson approach. A theoretical description of microscopic collective dynamics and transport processes is supposed to be performed within the framework of the formalism of memory functions, the Lee recurrence relation method, the Fokker-Planck equation.
6. Desired knowledge and skills, education:
Knowledge of the basics of programming language MatLab, Mathematica.Programming in C/C++.
7. Supervisor:
Khusnutdinoff Ramil Minnegayazovich, Associate professor,
Hirsch index = 8
http://kpfu.ru/ramil.husnutdinov
tel.: +7(943)233-77-37
cell.: +7(937)286-27-85
Email: khrm@mail.ru