Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
Відділ фізики реальних кристалів

Завідувач відділу доктор фіз.-мат. наук
Паль-Валь Павло Павлович
Тел. : +38 057 341 09 13, E-mail: palval@ilt.kharkov.ua

Напрями досліджень

• Експериментальне та теоретичне вивчення елементарних процесів пластичної деформації та руйнування широкого класу твердих тіл в зоні низьких (1,4 - 300 К) і наднизьких (0,4 - 1,4 К) температур. Термічно активована і квантова пластичність.

• Вивчення впливу надпровідного переходу на пластичність, пружні і непружні властивості металів і сплавів.

• Дослідження низькотемпературної стрибкоподібної деформації металів і сплавів.

• Акустична спектроскопія елементарних процесів непружної деформації металів і сплавів зі складною морфологією.

• Встановлення механізмів пластичності і руйнування металевих стекол, наноструктурних матеріалів, нанокомпозитів, високоентропійних сплавів.

• Вивчення фізико-механічних властивостей фулеритів і вуглецевих композиційних матеріалів на основі епоксидної смоли.

• Теоретичне вивчення динаміки дефектів кристалічної структури і їх взаємодії з квазічастинками.

На початок


З історії відділу

Відділ був створений в 1961 році проф. В.І. Старцевим при активній підтримці директора інституту проф. Б.І. Вєркіна для дослідження дислокаційних механізмів низькотемпературної пластичної деформації твердих тіл, вивчення властивостей індивідуальних дислокацій і встановлення зв'язку низькотемпературних механічних властивостей твердих тіл з властивостями структурних дефектів.

З моменту створення до 1984 р відділ очолював проф. В.І. Старцев, у 1984 - 2004 р.р. відділом керував проф. В.Д. Нацик, а з 2004 р відділ очолює д.ф.-м.н. П.П. Паль-Валь.

Фізична ідеологія експериментальних і теоретичних досліджень закономірностей і механізмів пластичності, руйнування і внутрішнього тертя широкої сукупності твердих тіл ґрунтувалася на уявленні про те, що непружна деформація кристалів в умовах низьких і наднизьких температур ускладнюється впливом на рух дислокацій специфічних низькотемпературних явищ: надпровідного переходу в металах, зменшення інтенсивності теплових флуктуацій і зростання ролі квантових ефектів (нульових коливань, квантового тунелювання) в локальних перебудовах структури ґратки, низькотемпературних аномалій кінетичних властивостей квазичастинок і т. д. Вивчення даної проблеми почалося зі створення низки сучасних експериментальних низькотемпературних установок і приставок до стандартних приладів, а також розробки високочутливих методів вимірювання механічних характеристик матеріалів. У перші роки зусилля були зосереджені на вивченні механічних характеристик досконалих монокристалічних зразків. Надалі в сферу інтересів фундаментальної фізики пластичності і міцності увійшла низка нових типів твердих тіл з ускладненою атомною структурою і унікальними фізико-механічними властивостями: металеве скло, наноструктурні матеріали, металооксидні високотемпературні надпровідники (ВТНП), фулерит, високоентропійні сплави і т.д. Для вичерпної фізичної інтерпретації результатів експериментів виникла необхідність розробки в межах дислокаційних уявлень нових мікроскопічних моделей пластичного зсуву.

У відділі фізики реальних кристалів ФТІНТ НАН України підготовлено збірку матеріалів «Физика и лирика реальних кристаллов» в двох томах, присвячених історії відділу з дня його заснування. У збірнику вміщено спогади про першого керівника відділу, Заслуженого діяча науки і техніки УРСР професора В.І. Старцева, літопис відділу фізики реальних кристалів, інформація про конференції і зимові школи, що були організовані в різні роки відділом, і інші матеріали. Збірник ілюстровано великою кількістю унікальних фотографій.

На початок


Наукові співробітники

Паль-Валь Павло Павлович, д.ф.-м.н., зав. відділу cv   email   scolar   rg  
Нацик Василь Дмитрович, д.ф.-м.н., проф., гол. наук. співр. cv   email   scolar
Фоменко Лариса Степанівна, д.ф.-м.н., пров. наук. співр. cv   email   scolar
Брауде Ірина Семенівна, к.ф.-м.н., ст. наук. співр. cv   email   scolar   rg
Ісаєв Микола Васильович, к.ф.-м.н., ст. наук. співр. cv   email   scolar   rg
Лубенець Серж Вікторович, к.ф.-м.н., ст. наук. співр. cv   email   scolar
Москаленко Владислав Андрійович, к.ф.-м.н., ст. наук. співр. cv   email   scolar   rg
Смірнов Сергій Миколайович , к.ф.-м.н., ст. наук. співр. cv   email   scolar
Табачнікова Олена Дмитрівна, к.ф.-м.н., ст. наук. співр. cv   email   scolar
Шyмілін Сергій Едуардович, к.ф.-м.н., ст. наук. співр. cv   email   scolar   rg
Григорова Тетяна Вікторівна, к.ф.-м.н., наук. співр. cv   email   scolar   rg
Семеренко Юрій Олександрович, к.ф.-м.н., наук. співр. cv   email   scolar
Смірнов Алєксандр Ремович, к.ф.-м.н., наук. співр. cv   email   scolar   rg
Ватажук Олена Миколаївна, к.ф.-м.н., мол. наук. співр. cv   email   scolar   rg
Гейдаров Вусал Гейдар огли, мол. наук. співр. cv   email   scolar
Забродін Павло Андрійович, к.ф.-м.н., мол. наук. співр. cv   email   scolar   rg
Русакова Ганна Вікторівна, к.ф.-м.н., мол. наук. співр. cv   email   scolar
Смолянець Руслан Володимирович, мол. наук. співр. cv   email   scolar   rg
Погрібна Юлія Михайлівна, мол. наук. співр. cv   email   scolar
Шаповалов Юрій Олексійович, мол. наук. співр. cv   email   scolar

Інженерно-техннічний персонал

Шляхов Валерій Володимирович, технік 1 категорії

Провідні співробітники і ветерани відділу фізики реальних кристалів в семінарській аудиторії (2006 г.). 1 ряд (зліва направо): П.П. Паль-Валь, Л.В. Скібіна, І.С. Брауде, В.С. Фоменко, Л.Н. Паль-Валь, О.Д. Табачнікова, Т.В. Григорова, 2 ряд: В.П. Солдатов, А.Р. Смирнов, В.Д. Нацик, М.В. Ісаєв, С.М. Смірнов, А.В. Подольський, В.В. Пустовалов, В.З. Бенгус, Ю.Г. Казаров, В.В. Шляхов, В.А. Москаленко, С.В. Лубенець, С. Е. Шумілін.


50-річчя відділу фізики реальних кристалів (2011 р). 1 ряд: Ю. Казаров, В. Пустовалов, Л. Фоменко, Ю. Семеренко, П. Забродін, Г. Кириченко; 2 ряд: О. Ватажук, О. Табачнікова, В. Солдатов, І. Брауде, В. Москаленко, Л. Скібіна, А. Русакова, А. Смирнов; 3 ряд: В. Бенгус, Т. Григорова, В. Фоменко, А. Подольський, Л. Паль-Валь, С. Шумілін, С. Смірнов, Р. Смолянець, П. Паль-Валь, В. Нацик, М. Ісаєв.

На початок


Експериментальне обладнання

• Установки для вивчення активної пластичної деформації і повзучості до температур 0,45 К з криостатом для рідкого He3 з адсорбційним відкачуванням (за своїми параметрами установки не мають світових аналогів).

• Деформаційні машини для механічних випробувань методами активної деформації і повзучості в інтервалі температур 1,4 - 600 К. Всі установки оснащені високочутливими сенсорами і інтерфейсними модулями, які забезпечують передачу даних на персональні ЕОМ.

• Низькотемпературний мікротвердометр для вимірювання мікротвердості в інтервалі температур 77 - 400 К.

• Комп'ютеризовані установки для комплексного вивчення акустичних, резистивних і магнітних властивостей твердих тіл в інтервалі температур 1,4 - 340 К, частот коливань 500 Гц - 187,5 МГц і амплітуд ультразвукових деформацій 1 · 10-9 - 5 · 10-4. Всі вимірювання можуть проводитися в магнітному полі до 10 кЕ.

• Комп'ютеризована рентгенівська установка ДРОН-2 з низькотемпературним блоком і вдосконаленою системою отримання і обробки інформації в інтервалі температур 77 - 600 К.

• Електронний мікроскоп ЕМ-200.

• Оптичні металомікроскопи МІМ-7, МІМ-8.

• Лабораторний кріопрокатний стан.

• Для виконання завдань, що вимагають значного обсягу математичних обчислень (комп'ютерне моделювання), використовуються персональні комп'ютери і обчислювальні ресурси Grid-кластера ФТІНТ НАН України.

На початок


Досягнення

Основні результати

• Відкрито вплив надпровідного (NS) переходу на пластичну деформацію і амплітудно-залежне внутрішнє тертя (ВТ) металів. Показано, що ці ефекти пов'язані зі зміною електронного гальмування дислокацій. Розроблено теорію електронного гальмування дислокацій.

• В зоні 4,2-30 К виявлені аномалії температурних залежностей межі плинності і нелінійного внутрішнього тертя. Показано, що ці аномалії обумовлені проявом інерційних ефектів через перехід дислокацій в незадемпфований стан.

• Зареєстровано квантову пластичність кристалів при Т < 20 К, ознакою якої є суттєве послаблення впливу температури на границю текучості. Запропоновано теоретичний опис цього ефекту як наслідку тунельного руху дислокацій через домішкові дефекти і бар’єри рельєфу Пайєрлса.

• У сплавах індій-свинець виявлена ​​і вивчена низькотемпературна надпружність, обумовлена ​​псевдодвіникуванням.

• Встановлено основні закономірності низькотемпературної стрибкоподібної деформації металів і встановлено вплив на неї NS-переходу.

• Виявлено низькотемпературні аномалії мікротвердості фулерита С60 і встановлено ​​їх зв'язок з орієнтаційною релаксацією молекул С60. Розроблено теорію орієнтаційної релаксації і її впливу на термодинамічні, акустичні і пластичні властивості фулериту С60.

• Встановлено зв'язок піків внутрішнього тертя в Nb і CsI в зоні гелієвих температур з рухом дислокаційних кінків в рельєфі Пайерлса 2 роду. В Nb вперше зареєстровано аномальне зниження рухливості кінків зі зменшенням електронної в'язкості при NS-переході.

• На поверхні низькотемпературного руйнування зсувом у металевому склі зареєстрований локальний адіабатичний розігрів, що досягає температури плавлення скла (в тому числі, при температурах нижче 1 К).

• Виявлено аномалії механічних властивостей металевого скла стехіометричного складу та встановлено ​​їх зв'язок з атомною структурою міжкластерних границь. Виявлена ​​кореляція механічних властивостей і структури міжкластерних границь при варіації складу скла.

• Запропоновано оригінальну технологію виготовлення об'ємних нанокристалічних металів (Tі, Zr і Hf) кріомеханічним методом, заснованої на результатах дослідження процесів механічного двійникування ГЩП металів при низьких температурах.

• Методами акустичної спектроскопії вперше експериментально зареєстровано існування «фази скла» в наноструктурних металах Zr и Ti, отриманих методами низькотемпературної інтенсивної пластичної деформації (ІПД).

• Виявлено гігантську (~ 50%) зміну модуля Юнга в зразках наноструктурної міді після ІПД і при подальшому відпалі, яке обумовлене значними трансформаціями кристаллографичної текстури зразків.

На початок


Премії, іменні стипендії

• Державна премія України в галузі науки і техніки: С.В. Лубенець (в колективі співавторів) за цикл наукових праць "Квантові ефекти і структурна самоорганізація в нових багатофункціональних наноматеріалах" (2011 р.).

• Стипендія ім. К.Д. Синельникова для провідних вчених України в галузі фізики і астрономії: В.Д. Нацик (2011 р), В.В. Пустовалов (2012 р).

• Стипендія НАН України для молодих учених: Семеренко Ю.А. (2005 р.), Русакова Г.В. (2015 р.).

• Почесний знак НАН України "За підготовку наукової зміни": В.Д. Нацик (2009 р.).

• Почесний знак НАН України "За професійні досягнення": В.В. Пустовалов (2009 р.).

• Почесна грамота Президії НАН України і ЦК профспілки працівників НАН України: В.З. Бенгус, В.А. Москаленко (2009 р.), О.М. Ватажук (2018 р.).

• Ювілейна почесна грамота Президії НАН України: П.П. Паль-Валь, В.А. Москаленко, О.М. Ватажук (2018 р.).

• Почесна грамота Харківської обласної держадміністрації: В.Д. Нацик (2009 г.), В.П. Солдатов, В.З. Бенгус, П.П. Паль-Валь (2010 р).

• Премія «Інтелект Харкова» ім. проф. В.І. Старцева Міжнародного благодійного фонду О. Фельдмана: В.З. Бенгус, В.П. Солдатов (2005 р.), В.Д. Нацик (2006 р.), С.В. Лубенець (2007 р.), І.С. Брауде (2008 р.), Ю.Г. Казаров (2009 р.).

• Почесна грамота Президії НАН України "До 80-річчя Національної академії наук України": В.Д. Нацик (1998 г.).

• Пам'ятна відзнака Національної академії наук України "На честь 100-річчя Національної академії наук України": В.Д. Нацик (2018 р.).

На початок


Публікації

Монографії та огляди

• Каганов М.И., Кравченко В.Я., Нацик В.Д. Электронное торможение дислокаций в кристаллах // Успехи физических наук. - 111(12). - 655-682. - 1973

• Старцев В.И, Ильичев В.Я, Пустовалов В.В. Пластичность и прочность металлов и сплавов при низких температурах. - М: Металлургия. - 1975.

• Startsev V.I. Dislocations and strength of metals at very low temperatures // Dislocations in Solids, V. 6. - Amsterdam-New York-Oxford: North-Holland. - 1983.

• Lubenets S.V., Startsev V.I., and Fomenko L.S. Dynamics of twinning in metals and alloys (review) // Phys. Stat. Sol. (a), 1985, V. 92, No. 1, P. 11-55.

• Лубенец С.В., Нацик В.Д., Фоменко Л.С. Модуди упругости и низкотемпературные аномалии акустических свойств высокотемпературных сверхпроводников (обзор) // ФНТ, 1995, Т. 21, № 5, С. 475-491.

• Пустовалов В. В. Влияние сверхпроводящего перехода на низкотемпературную скачкообразную деформацию металлов и сплавов (Обзор). ФНТ. - 26, № 6. - 515-535. - 2000.

• Лубенец С.В., Нацик В.Д., Фоменко Л.С. Пластичность и прочность металлоксидных высокотемпературных сверхпроводников (обзор) // ФНТ, 2004, Т. 30, № 5, С. 467-508.

• Пустовалов В.В. Скачкообразная деформация металлов и сплавов при низких температурах (Обзор). ФНТ.– 34, № 9. – 871-913. – 2008.

• Pustovalov V. Plasticity of metals and alloys. - New York: Nova Science Publishers, Inc. - 2009. - 131 p.

• Пустовалов В.В., Фоменко В.С. Пластическая деформация кристаллов при низких температурах. - Київ: Наукова думка. - 2011. - 354 с.

• Головин С.А., Паль-Валь П.П., Мозговой А.В. Современные проблемы механической спектроскопии. - Успехи физ. мет. - 14. - 259–273. - 2013.

• Москаленко В.А. Объемный нанокристаллический титан, полученный криомеханической фрагментацией зерна // В кн.: Наноразмерные системы: строение, свойства, технологии. Исследования в Украине / Коллективная монография под ред. А.Г. Наумовца. – К.: ВД «Академперіодика» НАН України. – 2014.

• Лубенец С.В., Фоменко Л.С., Нацик В.Д., Русакова А.В. Низкотемпературные механические свойства фуллеритов: структура, упругость, пластичность, прочность (Обзор) // ФНТ, 2019, Т. 45, № 1, С 3-45.

На початок