Пошук академічних текстів

Інформація × Реєстраційний номер 0220U000514, 0116U003192 , Науково-дослідна робота Назва роботи Особливості механічних, електричних та магнітних процесів у низьковимірних системах на наномасштабах. Назва етапу роботи Керівник роботи Волков Сергій Наумович, Доктор фізико-математичних наук Дата реєстрації 24-02-2020 Організація виконавець Інститут теоретичної фізики ім. М. М. Боголюбова Опис етапу Нелінійні фізичні системи зі складною топологією дуже розповсюджені в природі. Прикладами є біологічні макромолекули, полінуклеотиди, нанотрубки, нанострічки, наноплівки, мембрани. Недавні досягнення в технології мікроструктурування зробили можливим виготовлення також штучних низьковимірних систем з складною топологією. Одне з важливих питань, яке виникає в цій області досліджень: як ефекти топології і нелінійності можуть доповнити, завадити або стабілізувати один одного в наномасштабі Вирішення цього питання має перш за все фундаментальний значення, але в останні декілька років йго вирішення стало важливим також для експериментальних застосувань в нанофізиці, зокрема при дослідженнях доменних стінок та скірміонів, що виникають у магнітних системах та грають важливу роль при дослідженні їх статичних і динамічних властивостей, а також нелінійних збуджень в інформаційних макромолекулах ДНК, які мають яскраво виражені поліморфні властивості. Дослідження локалізованих збуджень у низьковимірних системах зі складною топологією показано, що динаміку магнітних доменних стінок та скірміонів можна ефективно контролювати, що дає можливість побудувати запам'ятовуючі пристрої нового покоління, які мають високі ємність та швидкодкість та є енергонезалежними. Одночасно стало зрозумілим, що дуже схожі ефекти спостерігаються для поліморфних біологічних макромолекул, за рахунок чого стає можливим існування прецезійної регуляції генетичної активності ДНК, збереження структури макромолекул за відносно великих зовнішніх деформаціях в біологічній клітині під час процесів передачі інформації. Так, в рамках проекту запропоновано двоетапний механізм виникнення порогових деформацій в макромолекулі ДНК під дією зовнішньої сили. На першому етапі утворються домени з бістабільною конформацією мономнрів в ланцюжку макромолекули за критичного значення зовнішньої сили. На другому - кооперативний процес розповсюдження доменних стінок - границь поміж звичайною (В-форма) і деформованої конформаціями. Визначено роль порогових розтягнення та розкриття подвійної спіралі зовнішньою силою у механіці ДНК. Таким чином, поява бістабільності обумовлює пороговий ефект деформації. Одержаний результат по суті аналогічний висновкам досліджень взаємозв'язку деформації феромагнітних матеріалів та зовнішнього магнітного поля. В проекті, за допомоги чисельних експериментів продемонстровано можливість ефективного керування параметрами гнучкої феромагнітної стрічки за допомоги зовнішнього магнітного поля. У звітний період побудовано та досліджено низку багатокомпонентних інтеґровних нелінійних систем, придатних для моделювання збуджених станів регулярних низьковимірних об'єктів як природного, так і синтетичного походження, зформульовано умови для керування динамікою таких станів. Опис продукції В рамках першого етапу проекту одержано нові вагомі результати стосовно різних систем на наномасштабі. Зокрема, досліджено спінові стани в наноферомагнетиках, що є важливим для подальшого розвитку технологічного запису інформації в комп'ютерах наступного покоління. В галузі біофізики виявлено нові властивості в подвійній спіралі молекули ДНК і пояснено двофізичний механізм згину подвійної спіралі. Побудовано інтегровні моделі градкових систем. Автори роботи Єршов К.В. Вахненко О.О. Гайдідей Ю.Б. Здоревський О.О. Каневська П.П. Кравчук В.П. Крячко Є.С. Малишева Л.І. П'ятницький Д.В. Перепелиця С.М. Додано в НРАТ 2020-07-03 Закрити