Кафедра теоретической и вычислительной физики

344090, Россия, Ростов-на-Дону, ул. Зорге, дом 5, ауд. 158

Кафедра теоретической и вычислительной физики — одна из основополагающих кафедр физического факультета, обеспечивает преподавание курсов по программированию и компьютерным технологиям, разделам теоретической физики, а также осуществляет подготовку и выпуск студентов по направлениям бакалавриата 03.03.02 «Физика» и магистратуры 03.04.02 Физика.

Цель кафедры — подготовка специалистов для фундаментальной и прикладной физики, физической химии, материаловедения.

Преподавание дисциплин ориентировано на формирование у студентов компетенций как в области фундаментальной физики, так и в приводимых ниже высокотехнологичных прикладных областях физики, физической химии, материаловедения, базирующихся на разделах теоретической физики «Электродинамика», «Квантовая механика», «Термодинамика и статистическая физика»:

• материалы, в которых функциональным элементом являются атомные структуры;
• нано-фотоника, оптоэлектроника, сенсоры;
• эффективные катализаторы для низко-углеродной энергетики;
• материалы для медицины с уникальными магнитными и оптическими свойствами и др.

Исследования по этим направлениям составляют основу тематик выпускных работ, магистерских и кандидатских диссертаций.

В бакалавриате:

• Физика конденсированного состояния
• Квантовая механика
• Теоретическая механика. Механика сплошных сред
• Термодинамика и статистическая физика
• Теория групп в физике. Методы теории функционала плотности и молекулярной динамики
• Теория физических полей. Физика элементарных частиц
• Численные методы и методы математической физики

В магистратуре:

• История, методология и современные проблемы физики
• Калибровочные поля в физике элементарных частиц
• Квантовая теория взаимодействующих полей
• Компьютерное моделирование. Специальный физический практикум
• Машинное обучение в квантовой физике
• Метод континуального интеграла в квантовой теории поля
• Методы исследования конденсированных сред и наноструктур с использованием синхротронного излучения
• Нелинейная динамика
• Основы релятивистской квантовой теории
• Проблемы квантования гравитации
• Физика конденсированного состояния

1. Создание селективных оптических поглотителей, настраиваемых в протяженном диапазоне от УФ до ближнего ИК, на основе упорядоченных 2D-массивов широкополосных плазмонных биметаллических наночастиц.

Партнер: Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, кафедра технологии стекла и ситаллов, (Москва, РФ).

2. Создание высокоэффективных катализаторов на основе цеолитов-морденитов с активными центрами из атомов переходных металлов: определение атомного и электронного строения активных центров и их изменений в циклических условиях реакций.

Партнер: Institute for Chemical and Bioengineering, Swiss Federal Institute of Technology (ETH, Zurich, Switzerland)

3. Установление возможности и механизмов многократного усиления интенсивности люминесценции ряда редкоземельных ионов кластерами и наночастицами, содержащими благородные металлы, в оптически однородных цинкофосфатных стеклах для получения высокоэффективных лазерных сред.

Партнер: Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, кафедра технологии стекла и ситаллов, (Москва, РФ).

4. Разработка новых подходов к созданию материалов для фотоники и лазерной техники на основе лазерных и тепловых методик управления структурой оксидных стекол в масштабе ближнего и среднего порядка.

Партнер: Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, кафедра технологии стекла и ситаллов, (Москва, РФ).

5. Синтез, атомное строение и настраиваемые магнитные характеристики ферромагнитных малослойных кластеров нанографена в углеродных микро- и нано-сферах.

Партнер: Институт Физических Исследований Национальной Академии Наук Республики Армения (Аштарак, Армения)

6. Разработка эффективных катализаторов для водородной энергетики на основе биметаллических наночастиц состава PtM (M=Cu, Co, Ni, Ag): определение атомного и электронного строения наночастиц и их изменений в циклических условиях эксплуатации.

Партнер: Химический факультет Южного федерального университета (Ростов-на-Дону, РФ)

7. Теория конденсированного состояния. Свойства сильно взаимодействующих электрон-фононных систем. Биполяронный механизм высокотемпературной сверхпроводимости.

8. Моделирование структуры и динамики двумерных систем (вирусы, клеточные монослои, коллоидные кристаллы) с нестандартной геометрией.

9. Теория квантовой гравитации

10. Множественное рассеяние в формализме функций Грина

    
    В настоящее время на кафедре выполняются:

    3 молодежных проекта РНФ 

    2  проекта РНФ - научные группы  

    1 международный проект РФФИ-РНФ

Для обеспечения высокого качества подготовки и конкурентоспособности выпускников кафедра уделяет большое внимание интеграции и сотрудничеству с работодателями и стратегическими партнерами.

Научно-исследовательская работа выполняется в сотрудничество с ведущими отечественными и международными университетами и исследовательскими центрами, среди которых:  

1. Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, кафедра технологии стекла и ситаллов, (Москва, РФ).
2. НИЦ Курчатовский институт, Институт Общей Физики РАН им. А.М. Прохорова, МХТУ им. Д.И. Менделеева и др..
3. Институт Физических Исследований Академии Наук Республики Армения
4. Швейцарский федеральный институт технологий и биоинженерии (ETH);
5. Европейский синхротронный центр (ESRF, Гренобль, Франция)
6. Берлинский центр материалов и энергии им. Гельмгольца, Институт Нано-фотоники (Геттинген, Германия).

обеспечивает студентам более широкий выбор исследовательских задач, научных руководителей, работу на современном оборудовании. Среди таких подразделений:

1. НИИ Физики.
2. Кафедра электрохимии Химфака (проф. Гутерман В.Е.):

     проекты, статьи, доклады по катализаторам для водородной энергетики.

3. МИИ ИМ: статьи, доклады на конференциях, совместные семинары.
4. СУНЦ: проекты, чтение лекций, подготовка курсов.

Выпускники КТВФ являются ведущими учеными и специалистами отделов Интеллектуальных материалов и нанотехнологий, Аналитического приборостроения НИИФ, МИИ ИМ ЮФУ и др. подразделений ЮФУ.  
Подготовка студентов на основе такого научно-образовательного процесса формирует их высокий профессиональный уровень, обеспечивая возможность выбора между научной карьерой в мировых исследовательских центрах и престижным трудоустройством в высокотехнологичных отраслях производства после окончания университета.

Преподаватели кафедры ежегодно участвуют в престижных международных и всероссийских конференциях.

1. B. Sukharina, A.М. Ermakova, R.O. Alekseev, G.Yu. Shakhgildyan, A.A.Veligzhanin, L.A. Avakyan, L.A. Bugaev, V.N. Sigaev. “Effect of B2O3 concentration on the local atomic structure of lanthanum in lanthanum-borate glasses: XANES study and the principle of crystal-chemical similarity of the short-range order in glasses and crystals” // Journal of Non-Crystalline Solids, 2023, accepted for publication (Ref.: Ms No. NOC-D-23-00445)
2. V. Srabionyan, L.A. Avakyan, V.A. Durymanov, D.S. Rubanik, I.A. Viklenko, A.V. Skunova, L.A. Bugaev. “Atomic Structure and Optical Properties of Color Centers of Silver in AgAu/Glass Irradiated by UV Laser” //Journal of Physics and Chemistry of Solids (2023), 179, p.111412 https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2023.111412
3. RIA Ona, MB Kalmykov, DP Kislyakova, TP Shestakova. The semiclassical limit of quantum gravity and the problem of time //International Journal of Modern Physics D (2023)
4. RI Ayala Oña, DP Kislyakova, TP Shestakova. On the appearance of time in the classical limit of quantum gravity //Universe 9 (2), 85, (2023)
5. Gyulasaryan, L. Avakyan, A. Emelyanov, N. Sisakyan, S. Kubrin, V. Srabionyan, A. Ovcharov, C. Dannangoda, L. Bugaev, E. Sharoyan, M. Angelakeris, M. Farleg, M. Spasova, K. Martirosyan, A. Manukyan “Iron-Cementite Nanoparticles in Carbon Matrix: Synthesis, Structure and Magnetic Properties” // Journal of Magnetism and Magnetic Materials (2022), 559, 169503 https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2022.169503
6. O. Alekseev, L.A. Avakyan, G.Yu. Shakhgildyan, G.A. Komandin, V.I. Savinkov, N.A. Romanov, Veligzhanin A.A., S.P. Lebedev, Ermakova A.M., G.B. Sukharina, L.A. Bugaev, V.N. Sigaev. “Local Atomic Structure of the High Refractive Index La2O3–Nb2O5–B2O3 Glasses” // Journal of Alloys and Compounds (2022), 917, 165357 https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.165357
7. Avakyan, D. Tolchina, V. Barkovski, S. Belenov, A. Alekseenko, A. Shaginyan, V. Srabionyan, V. Guterman, L. Bugaev. “Ultimate sensitivity of radial distribution functions to architecture of PtCu bimetallic nanoparticles” // Computational Materials Science (2022), 208, 111326 https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2022.111326
8. S. Manukyan, H. Gyulasaryan, A. Kocharian, P. Oyala, R. Chumakov, M. Avramenko, C. Sanchez, O.O. Bernal, L.A. Bugaev, E.G. Sharoyan. “Structure and Magnetism of Few Layer Nanographene Clusters in Carbon Microspheres” // J. Phys. Chem. C (2022), 126, 1, 493–504 https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.1c06748
9. Shakhgildyan, V. Durymanov, M. Ziyatdinova, G. Atroshchenko, N. Golubev, A. Trifonov, O. Chereuta, L. Avakyan, L. Bugaev and V. Sigaev “Effect of Gold Nanoparticles on the Crystallization and Optical Properties of Glass in ZnO‐MgO‐Al2O3‐SiO2 System” // Crystals, (2022), 12, 287-302. https://doi.org/10.3390/cryst12020287
10. Konevtsova, O., Roshal, D. S., & Rochal, S. B. (2022). Moiré patterns and carbon nanotube sorting. Nano Futures, 6, 015005. DOI: https://doi.org/10.1088/2399-1984/ac4a27
11. Rochal, S. B., Konevtsova, O. V., Roshal, D. S., Božič, A., Golushko, I. Y., & Podgornik, R. (2022). Packing and trimer-to-dimer protein reconstruction in icosahedral viral shells with a single type of symmetrical structural unit. Nanoscale Advances, 4(21), 4677-4688.
12. Roshal, D. S., Martin, M., Fedorenko, K., Golushko, I., Molle, V., Baghdiguian, S., & Rochal, S. B. (2022). Random nature of epithelial cancer cell monolayers. Journal of the Royal Society Interface, 19(190), 20220026.
13. V. Doronkina, A.E. Myasnikova, A. H. Dzhantemiov, A. V. Lutsenko, Topological pseudogap in highly polarizable layered systems with 2D hole-like dispersion, Physica E: Low-Dimensional Systems and Nanostructures, 136, 115052 (2022).
14. V. Chalin, D. I. Levshov, A. E. Myasnikova, S. B. Rochal, Tight-binding approximation for bilayer graphene and nanotube structures: From commensurability to incommensurability between the layers, Phys. Rev. B 105, 045402 (2022).
15. TP Shestakova The Birth of the Universe as a Result of the Change of the Metric Signature. Physics 4 (1), 160-171(2022)
16. TP Shestakova. On AD Sakharov’s hypothesis of cosmological transitions with changes in the signature of the metric // Universe 7 (5), 151 (2021)
17. Shakhgildyan, L. Avakyan, M. Ziyatdinova, G. Atroshchenko, N. Presnyakova, M. Vetchinnikov, A. Lipatiev, L. Bugaev, V. Sigaev. “Tuning the plasmon resonance of gold nanoparticles in phase-separated glass via the local refractive index change” // Journal Non-Crystalline Solids (2021) v.566, p.120893 doi: 10.1016/j.jnoncrysol.2021.120893
18. V. Srabionyan, G.B. Sukharina, T.I. Kurzina, V.A. Durymanov, A. Ermakova, L.A. Avakyan, E. M. Alayon, M. Nachtegaal, J.A. van Bokhoven, L.A. Bugaev. "Atomic Structure of Cu Centers in Mordenite Formed by Interaction of Copper Chloride with H-MOR Zeolite and Temperature Treatment" // Journal of Physical Chemistry С (2021), 125 (46), p. 25867–25878 doi: 10.1021/acs.jpcc.1c08240
19. Avakyan, E. Paramonova, V. Bystrov, J. Coutinho, S. Gomes, G. Renaudin. Iron in Hydroxyapatite: Interstitial or Substitution Sites? // Nanomaterials, 2021, 11, 2978 https://dx.doi.org/10.3390/nano11112978
20. Avakyan, A. Manukyan, A. Bogdan, H. Gyulasaryan, J. Coutinho, E. Paramonova, G. Sukharina, V. Srabionyan, E. Sharoyan, L. Bugaev “Synthesis and Structural Characterization of Iron-Cementite Nanoparticles Encapsulated in Carbon Matrix” // Journal Nanoparticle Research (2020), v. 22 (1), p. 30.1–18 https://doi.org/10.1007/s11051-019-4698-8
21. Avakyan, V. Durimanov, D. Nemesh, J. Ihlemann, L. Bugaev “Theoretical approach for calculation of dielectric functions of plasmonic nanoparticles of noble metals, magnesium and their alloys” // Optical Materials (2020), 109, 110264 – 9 doi: 10.1016/j.optmat.2020.110264
22. V. Srabionyan, G.B. Sukharina, S.Y. Kaptelinin, V.A. Durymanov, A.M. Ermakova, T.I. Kurzina, L.A. Avakyan, L.A. Bugaev “Effect of Heat Treatment on the Formation of Copper Active Centers Obtained by the Interaction of Copper Chloride with H-Mordenite” // Phys. Solid State. 62 (2020) 1222–1227. doi:10.1134/S1063783420070252.
23. Konevtsova, O. V., Roshal, D. S., Dmitriev, V. P., & Rochal, S. B. (2020). Carbon nanotube sorting due to commensurate molecular wrapping. Nanoscale, 12(29), 15725-15735. DOI: https://doi.org/10.1039/D0NR03236K.
24. Roshal, D. S., Azzag, K., Le Goff, E., Rochal, S. B., & Baghdiguian, S. (2020). Crystal-like order and defects in metazoan epithelia with spherical geometry. Scientific Reports, 10(1), 1-11. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-64598-w
25. Konevtsova, O. V., Roshal, D. S., Podgornik, R., & Rochal, S. B. (2020). Irreversible and reversible morphological changes in φ6 capsid and similar viral shells: symmetry and micromechanics. Soft Matter,16(40), 9383-9392 DOI: 10.1039/D0SM01338B
26. TP Shestakova. Is the Copenhagen interpretation inapplicable to quantum cosmology? // Universe 6 (9), 128 (2020)
27. TP Shestakova On the meaning of the wave function of the Universe // International Journal of Modern Physics D 28 (13), 1941009 (2019)
28. TP Shestakova Wave function of the Universe, path integrals and gauge invariance // Gravitation and Cosmology 25, 289-296 (2019)
29. TP Shestakova Is the Wheeler–DeWitt equation more fundamental than the Schrödinger equation? // International Journal of Modern Physics D 27 (06), 1841004 (2019)
30. V. Srabionyan, M. Heinz, S.Yu. Kaptelinin, L.A. Avakyan, G.B. Sukharina, A.V. Skidanenko, V.V. Pryadchenko, K.G. Abdulvakhidov, A.S. Mikheykin, V.A. Durymanov, J. Meinertz, J. Ihlemann, M. Dubiel, L.A. Bugaev. “Effect of thermal post-treatment on surface plasmon resonance characteristics of gold nanoparticles formed in glass by UV laser irradiation” // Journal of Alloys and Compounds (2019), v.803, p.354 -363 doi: 10.1016/j.jallcom.2019.06.263
31. Konevtsova, O. V., Roshal, D. S., Božič, A. L., Podgornik, R., & Rochal, S. (2019). Hidden symmetry of the anomalous bluetongue virus capsid and its role in the infection process. Soft matter, 15(38), 7663-7671. DOI: https://doi.org/10.1039/C9SM01335K.
32. Roshal D., Konevtsova O., Božič A. L., Podgornik R., & Rochal S. (2019). pH-induced morphological changes of proteinaceous viral shells. Scientific Reports, 9(1), 5341. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-019-41799-6.
33. E. Myasnikova, T. F. Nazdracheva, A. V. Lutsenko, A. V. Dmitriev, A. H. Dzhantemirov, E. A. Zhileeva and D. V. Moseykin, Strong long-range electron-phonon interaction as possible driving force for charge ordering in cuprates, J. Phys.: Condens. Matter 31, 235602 (2019).
34. I. Taranukhina, A.A. Novakovich, C.R. Natoli, and O. Sipr. "Multiple Scattering in Greens Function Formalism: Single-Channel and Multichannel Versions", Springer Proceedings in Physics, vol. 204, pp 171-196, 2018.
35. I. Taranukhina, A.A. Novakovich, and V.V. Kochetov, "Multichannel L-absorption calculations by analytic continuation of Green's function onto complex energy plane", Springer Proceedings in Physics, vol. 204, pp. 289-294, 2018.
36. A. E. Myasnikova, E. A. Zhileeva and D. V. Moseykin, Relaxation of strongly coupled electron and phonon fields after photoemission and high-energy part of ARPES spectra of cuprates, J. Phys.: Condens. Matter 30, 125601 (2018).