ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК
ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

На основании существующей физической модели (с учетом ряда ранее установленных экспериментальных допущений) протонной релаксации строится и исследуется квантовое кинетическое уравнение, описывающее, совместно с операторным уравнением Пуассона, механизм диффузионного туннельного переноса ионов водорода (протонов) в потенциальном поле кристаллической решетки, возмущенной поляризующим полем (квантовая диффузионная поляризация) в кристаллах с водородными связями. Расчет измеряемой в эксперименте величины поляризации кристалла проводится путем полного квантово-механического усреднения оператора поляризации с помощью неравновесной матрицы плотности, вычисляемой для ансамбля невзаимодействующих протонов, без учета протон-фононного взаимодействия, причем фононная подсистема (в данной модели) представляет собой слабое пространственно-однородное силовое поле, воздействующее на релаксаторы (протоны) на фоне основных сил водородных связей. Равновесная матрица плотности вычисляется с помощью квантовой статистики Больцмана. Исследуется влияние параметров электрического поля (амплитуда и частота электродвижущей силы) и температур на нелинейные свойства спектров комплексной диэлектрической проницаемости в широком диапазоне варьирования толщины кристаллического слоя. Теоретически, в КВС обнаружены размерные эффекты, проявляющиеся в смещениях низкотемпературных (50–100 К) максимумов тангенса угла диэлектрических потерь в сторону сверхнизких температур (4–25 К) с уменьшением амплитуд максимумов на три-четыре порядка, при сокращении толщины кристаллического слоя от 1–10 мкм до 1–10 нм. Установлено, что аномально высокие квантовые прозрачности потенциального барьера для протонов (0,8–0,9) в тонких пленках кристаллов с водородными связями (1–10 нм) обуславливают вблизи температур смещенных максимумов диэлектрических потерь (4–25 К) квазисегнетоэлектрическое состояние, характеризуемое также аномально высокими значениями вещественной компоненты комплексной диэлектричесой проницаемости (2,5–3,5 млн). При этом мнимая компонента комплексной диэлектрической проницаемости существенно не изменяется и мала по величине (0,06–0,08). Как и все сегнетоэлектрики с водородными связями, кристаллы онотского талька и гипса описываются прямоугольной петлей гистерезиса.

1. Non-linear polarizing effects in dielectrics with hydrogen bonds / V.A. Kalytka, M.V. Korovkin, A.D. Mekhtiev, A.V. Yurchenko // Russian Physics Journal. – 2018. – Vol. 61, N 4. – P. 757–769. – DOI: 10.1007/s11182-018-1457-8.
2. Induced superconductivity in the quantum spin Hall edge / S. Hart, H. Ren, T. Wagner, P. Leubner, M. Mühlbauer, C. Brüne, H. Buhmann, L.W. Molenkamp, A. Yacoby // Nature Physics. – 2014. – Vol. 10. – P. 638–643. – DOI: 10.1038/nphys3036.
3. Photonic simulation of topological excitations in metamaterials / W. Tan, Y. Sun, H. Chen, S.-Q. Shen // Scientific Reports. – 2014. – Vol. 4. – P. 3842. – DOI: 10.1038/srep03842.
4. Wells B.M., Zayats A.V., Podolskiy V.A. Nonlocal optics of plasmonic nanowire metamaterials // Physical Review B. – 2014. – Vol. 89. – P. 035111. – DOI: 10.1103/ PhysRevB.89.035111.
5. Purcell effect in Hyperbolic Metamaterial Resonators / A.P. Slobozhanyuk, P. Ginzburg, D.A. Powell, I. Iorsh, A.S. Shalin, P. Segovia, A.V. Krasavin, G.A. Wurtz, V.A. Podolskiy, P.A. Belov, A.V. Zayats // Physical Review B. – 2015. – Vol. 92. – P. 195127. – DOI: 10.1103/PhysRevB.92.195127.
6. Photonic topological insulators / A.B. Khanikaev, S. Hossein Mousavi, W.-K. Tse, M. Kargarian, A.H. MacDonald, G. Shvets // Nature Materials. – 2013. – Vol. 12. – P. 233–239. – DOI: 10.1038/nmat3520.
7. Temperature-dependent optical properties of plasmonic titanium nitride thin films / H. Reddy, U. Guler, Zh. Kudyshev, A.V. Kildishev, V.M. Shalaev, A. Boltasseva // ACS Photonics. – 2017. – Vol. 4, N 6. – P. 1413–1420. – DOI: 10.1021/acsphotonics.7b00127.
8. Nonlocal effects in transition hyperbolic metamaterials / B. Wells, Zh.A. Kudyshev, N. Litchinitser, V.A. Podolskiy // ACS Photonics. – 2017. – Vol. 4, N 10. – P. 2470–2478. – DOI: 10.1021/acsphotonics.7b00690.
9. Антонова А.М., Воробьев А.В., Ляликов Б.А. К выбору материалов для нетрадиционной тепловой изоляции оборудования ТЭС и АЭС // Энергетика: экология, надежность, безопасность: материалы докладов 14 Всероссийской научно-технической конференции, 9–11 декабря 2008 г. – Томск, 2008. – С. 59–62.
10. Плотность и содержание воды в кристаллах триглицинсульфата / О.Б. Яценко, И.Г. Чудотворцев, Ж.Д. Стеханова, С.Д. Миловидова, О.В. Рогазинская // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. – 2002. – № 2. – С. 117–121.
11. Свойства нанопористого оксида алюминия с включениями триглицинсульфата и сегнетовой соли / О.В. Рогазинская, С.Д. Миловидова, А.С. Сидоркин, В.В. Чернышев, Н.Г. Бабичева // Физика твердого тела. – 2009. – Т. 51, № 7. – С. 1430–1432.
12. Three-terminal ferroelectric synapse device with concurrent learning function for artificial neural networks / Y. Kaneko, Y. Nishitani, H. Tanaka, M. Ueda, Y. Kato, E. Tokumitsu, E. Fujii // Journal Applied Physics Reviews. – 2012. – Vol. 111. – P. 124108. – DOI: 10.1063/1.4729915.
13. Ferroelectric-gate field effect transistor memories: device physics and applications / ed. by B-E. Park, H. Ishiwara, M. Okuyama, Sh. Sakai, S-M. Yoon. – Dordrecht: Springer, 2016. – 347 p. – (Topics in applied physics; vol. 131).
14. Non-linear electro-physical phenomena in dielectrics with a complicated crystal structure / V.A. Kalytka, A.V. Bashirov, A.D. Mekhtiev, A.V. Yurchenko // Russian Physics Journal. – 2020. – Vol. 63, N 2. – P. 282–289. – DOI: 10.1007/s11182-020-02033-3.
15. Kalytka V.A, Korovkin M.V. Proton conductivity. – Germany: Lap lambert Academic Publishing, 2015. – 180 p.
16. Kalytka V.A., Korovkin M.V. Quantum effects at a proton relaxation at low temperatures // Russian Physics Journal. – 2016. – Vol. 59, N 7. – P. 994–1001. – DOI: 10.1007/s11182-016-0865-x.
17. Зонная структура энергетического спектра и волновые функции протона в диэлектриках с протонной проводимостью / В.А. Калытка, З.К. Баймуханов, А.И. Алиферов, А.Д. Мехтиев // Доклады АН ВШ РФ. – 2017. – № 2 (35). – С. 18–31. – DOI: 10.17212/1727-2769-2017-2-18-31.
18. Математическое описание квантовой туннельной поляризации в протонных полупроводниках и диэлектриках / В.А. Калытка, А.И. Алиферов, А.Д. Мехтиев, Т.Ю. Нико­нова // Доклады АН ВШ РФ. – 2018. – № 3 (40). – С. 7–25. – DOI: 10.17212/1727-2769-2018-3-7-25.
19. Калытка В.А. Разработка схемы численного расчета параметров нелинейных электрофизических процессов методом минимизации функции сравнения // Пространство, время и фундаментальные взаимодействия. – 2018. – № 3. – С. 68–77. – DOI: 10.17238/issn2226-8812.2018.3.68-77.
20. Methods of theoretical researches the properties of electrotechnical materials class of dielectrics with hydrogen bonds / V.A. Kalytka, A.V. Bashirov, A.V. Taranov, G.G. Tatkeyeva, Y.G. Neshina, Y.A. Sidorina // Journal of Computational and Theoretical Nanoscience. – 2019. – Vol. 16, N 7. – P. 2799–2804. – DOI: 10.1166/jctn.2019.8130.
21. Калытка В.А. Математическое описание нелинейной релаксационной поляризации в диэлектриках с водородными связями // Вестник Самарского университета. Естественнонаучная серия. – 2017. – Т. 23, № 3. – С. 71–83. – DOI: 10.18287/2541-7525-2017-23-3-71-83.
22. Quantum-mechanical model of thermally stimulated depolarization in layered dielectrics at low temperatures / V.A. Kalytka, M.V. Korovkin, P.Sh. Madi, B.K. Magauin, A.V. Kalinin, Y.A. Sidorina // Journal of Physics: Conference Series. – 2020. – Vol. 1843. – DOI: 10.1088/1742-6596/1843/1/012011.
23. Dimensional effects in nanosized layers under establishing polarization in hydrogen-bonded crystals / M.P. Tonkonogov, T.A. Kuketaev, K.K. Fazylov, V.A. Kalytka // Russian Physics Journal. – 2005. – Vol. 48, N 11. – P. 1110–1119.
24. Электрические свойства корундо-циркониевой керамики / Ю.М. Анненков, А.С. Ива­шутенко, И.В. Власов, А.В. Кабышев // Известия Томского политехнического университета. – 2005. – Т. 308, № 7. – С. 35–38.
25. Абрикосов А.А. Резонансное туннелирование в высокотемпературных сверхпроводниках // Успехи физических наук. – 1998. – Т. 168, № 6. – С. 683–695. – DOI: 10.3367/UFNr.0168.199806i.0683.
26. Прыжковый перенос дырок в керамических образцах CuCrO₂, легированного магнием / В.Г. Кытин, В.А. Кульбачинский, Д.Ю. Кондратьева, А.В. Павликов, А.Н. Григорьев, А.С. Манкевич, И.Е. Корсаков // Ученые записки физического факультета Московского университета. – 2018. – № 1. – Ст. 1810501. – С. 1–5.
27. Моделирование протонного транспорта в ортоиодной и ортотеллуровой кислотах и их солях / Т.С. Зюбина, Г.В. Шилов, Ю.А. Добровольский, Л.С. Леонова, А.М. Мебель // Электрохимия. – 2003. – Т. 39, № 4. – С. 414–424.
28. Компоненты тензора нелинейных восприимчивостей третьего порядка нелинейно-оптических кристаллов KDP, DKDP и LiNbO₃ / И.А. Кулагин, Р.А. Ганеев, Р.И. Тугушев, А.И. Ряснянский, Т. Усманов // Квантовая электроника. – 2004. – Т. 34, № 7. – С. 657–662.
29. Белоненко М.Б. Особенности нелинейной динамики лазерного импульса в фоторефрактивном сегнетоэлектрике с водородными связями // Квантовая электроника. – 1998. – Т. 25, № 3. – С. 255–258.
30. Струков Б.А., Леванюк А.П. Физические основы сегнетоэлектрических явлений в кристаллах. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Наука, 1995. – 301 с.
31. Хуснулина А.Л., Воскобойникова О.Б. Автоматизированная система сбора и визуализации технологических данных в производстве полупроводниковых приборов // Вестник НГУ. Серия: Информационные технологии. – 2017. – Т. 15, № 3. – С. 100–110. – DOI: 10.25205/1818-7900-2017-15-3-100-110.
32. Кротов К.В. Градиентный метод формирования динамических расписаний обработки данных в конвейерной системе при различных моментах времени их поступления // Вестник НГУ. Серия: Информационные технологии. – 2016. – Т. 14, № 1. – С. 39–60.
33. Патент 2348045 Российская Федерация. Многофункциональное устройство для исследования физико-технических характеристик полупроводников, диэлектриков и электроизоляционных материалов / Тимохин В.М.; Патентообладатель: ФГБОУ ВПО «Российская морская государственная академия имени адмирала Ф.Ф. Ушакова». – № 2007116909/28; заявл. 04.05.2007; опубл. 27.02.2009, Бюл. № 6.
34. Минимизация времени простоя процессов при их миграции в облачном хостинге / П.О. Тихомиров, П.В. Емельянов, Н.С. Плотник, А.В. Зырянов // Вестник НГУ. Серия: Информационные технологии. – 2014. – Т. 12, № 4. – С. 112–120.
35. Иванов В.Н. Численные методы исследования механических систем с дополнительными связями // Вестник Пермского университета. Математика. Механика. Информатика. – 2015. – Т. 31, № 4. – С. 16–27.
36. Солодушкин А.И., Кибиткин В.В., Плешанов В.С. Модифицированный алгоритм расчета поля векторов смещений для оценки деформации // Известия Томского политехнического университета. – 2011. – Т. 318, № 5. – С. 16–27.