Розробка теоретичного опису та впливу просторової обмеженості на критичну поведінку термодинамічних і кінетичних властивостей мезомасштабних (нано- і мікро-) рідинних систем на основі єдиного скейлінгового підходу флуктуаційної теорії фазових переходів.
Аннотация к работе
АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наукДисертаційна робота виконана у відповідності до (а) "Державної програми фундаментальних і прикладних досліджень з проблем використання ядерних матеріалів та ядерних і радіаційних технологій у сфері розвитку галузей економіки" в рамках проекту K-234 „Вода в екстремальних умовах: нейтронні дослідження динаміки молекул”; (б) комплексної наукової програми Київського національного університету імені Тараса Шевченка "Конденсований стан - фізичні основи новітніх технологій"; (в) науково-дослідної роботи кафедри молекулярної фізики фізичного факультету Київського національного університету "Фундаментальні дослідження впливу зовнішніх полів на теплофізичні і кінетичні властивості широкого класу рідинних систем (включаючи медико-біологічні) і полімерних систем та фазових переходів в них" (01БФ051-01, № держ. реєстр. 3.На основі гіпотези скейлінгу в просторово обмежених рідинах аналітично описати експериментальні результати для критичної поведінки теплоємності рідкого 4Не поблизу л-точки в малих обємах, які були отримані в земних умовах та в умовах мікрогравітації на навколоземній орбіті; провести порівняння впливів гравітаційного ефекту та ефекту просторової обмеженості на теплоємність мезомасштабних рідин. 5.Дослідити нові медико-біологічні застосування розвинутої теорії критичних явищ в обмежених рідинах, а саме: визначити перелік ознак, які характеризують класи універсальності мезомасштабних систем в критичній області; створити модель холінового рецептора на підставі ізоморфності процесу синаптичної передачі інформації (міжклітинної взаємодії) в системі „медіатор-рецептор” та критичних явищ розшарування в бінарних обмежених рідинах; провести аналіз особливостей спектру молекулярного розсіяння світла та квазіупружного розсіяння нейтронів в мембранних структурах нормальних та патологічних клітин з метою створення прецизійних методів ранньої діагностики онкологічних новоутворювань. Методи дослідження - методи флуктуаційної теорії фазових переходів і критичних явищ для формулювання узагальнених гіпотез статичного і динамічного скейлінгу та їх наслідків з використанням ізоморфних змінних у мезомасштабних рідинах; методи теорії молекулярного розсіяння світла та нейтронної оптики для вивчення особливостей критичної поведінки обмежених рідинних системах; порівняння теоретичних результатів з відповідними експериментальними даними (включаючи експерименти, проведені в умовах космічного польоту) для високо-і низькотемпературних обмежених рідин та мезомасштабних медико-біологічних обєктів. 4.При урахуванні двох ефектів (впливу гравітації та конкуруючого впливу просторової обмеженості рідинної системи) знайдено зсув температури, що відповідає максимуму усередненої за висотою теплоємності рідини в гравітаційному полі по відношенню до критичної температури однорідної рідини у відсутності поля та знайдене нове значення критичної температури, яке відповідає максимуму теплоємності просторово обмеженої рідини; доведено, що запропонований теоретичний підхід до опису мезомасштабних рідин дає результати, які адекватно описують експериментальні дані по теплоємності обмеженого 4Не у різних геометріях, що отримані в експериментах на Землі та в умовах мікрогравітації у космосі; на підставі кількісного порівняння впливів гравітаційного ефекту та ефекту просторової обмеженості визначено граничний лінійний розмір обмеженої системи, при перевищенні якого в експериментальних дослідженнях теплоємності 4Не поблизу л-точки необхідно ураховувати вплив гравітації.У вступі наведено огляд дослідження критичних явищ в обмежених рідинах; висвітлені актуальність теми дослідження, мета і завдання дисертаційної роботи, наукова новизна і практичне значення отриманих результатів та інші питання, повязані із загальною характеристикою дисертації. В підрозділі 1.1 розглядаються основні ідеї статичної гіпотези масштабних перетворень (статичного скейлінгу) в необмежених індивідуальних рідинах (Паташинський А.З., Покровський В.Л., 1982) та бінарних рідинних сумішах (Fisher M.E., 1968: Анісімов М.О., Воронель О.В., Городецький Є.Є., 1971). В підрозділі 1.2 вводиться поняття просторової обмеженості системи у критичній області, а саме: систему слід вважати просторово обмеженою поблизу критичної точки (або в околі точки чи лінії фазових переходів 2-го роду), якщо її характерні лінійні розміри в напрямках просторової обмеженості не перевищують максимальне можливе (за даних умов) значення радіусу кореляції флуктуацій параметра порядку. В підрозділі 1.3 гіпотеза статичного скейлінгу для просторово обмежених систем (Fisher M.Е., 1971; Binder K., 1992) аналізується в термінах, що відповідають індивідуальним рідинам в обмеженій геометрії, і розглядаються важливі наслідки цієї гіпотези стосовно рівноважних властивостей рідин.