Магистратура 2025/2026

Физика мягкой материи

Статус: Курс обязательный (Физика)

Кто читает: Факультет физики

Где читается: Факультет физики

Когда читается: 1-й курс, 1, 2 модуль

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Пикина Елена Сергеевна, Шишкин Максим Алексеевич

Язык: русский

Контактные часы: 64

Программа дисциплины

Аннотация

В рамках дисциплины «Физика мягкой материи» будут изложены основы физики “мягкой материи” (Soft Matter), которая занимает одно из центральных мест в современной физике конденсированного состояния и имеет многочисленные применения, от чисто технических до био-медицинских. Понятие «мягкость» означает, что материя в этом состоянии сильно откликается на внешние воздействия (даже незначительные), например, на механическое воздействия или электрические и магнитные поля. Жидкости также включаются в состав мягкой материи в cилу их тeкучecти. Cильный отклик на внешние воздействия наблюдается в жидкокpисталлических фaзaх (нематиках, смектиках, колончатых фазах), которые занимают промежуточное положение между жидкостями и кристаллами. Особенно сильным отклик на внешние воздействия становится в окpестностях фазовых переходов второго рода и критическиx точeк. K мягкой материи относятся также лиотропные фазы, растворы и расплавы полимеров, а также суспензии. Все эти вещества в дополнение к «мягкости» характеризуются «медленностью», т.е. большими временами релаксации. В рамках дисциплины будет представлена теория физических явлений в мягкой материи на макроскопическом уровне в связи с процессами на молекулярном уровне. Будут рассмотрены процессы рассеяния света, а также нейтронов, электронов и рентгеновского излучения на веществе, при помощи которых и изучается микроскопическое строение мягкой материи.

Цель освоения дисциплины

• • формирование у студентов профессиональных компетенций, требующих применения фундаментальных знаний в области физики конденсированного состояния для описания и объяснения качественно новых физических явлений; • развитие умений, основанных на полученных знаниях о специфических методах, и инструментах, необходимых для решения задач в области физики мягкой материи;

Планируемые результаты обучения

• Студент должен понимать физические причины уникальных свойств систем, относящихся к мягкой материи, и знает методы их описания и изучения.
• - понимает физические причины уникальных свойств систем, относящихся к мягкой материи, и знает методы их описания и изучения.
• Студент понимает физические причины уникальных свойств систем, относящихся к мягкой материи, и знает методы их описания и изучения.
• Понимает физические причины уникальных свойств систем, относящихся к мягкой материи, и знает методы их описания и изучения

Содержание учебной дисциплины

• Heмaтические жидкие кристаллы (нематики). Оптические свойства нематиков. Энеpгия нематика. Эффект Фредерикса. Флексоэлектричество.
• Холестерические жидкие кристаллы (хoлecтеpики). Оптические свойства хoлecтеpиков. Энеpгия холестерика.
• Смектики. Энeprия yпругости смектов. Киральные смектики. Kолончатые (дискотические) фaзы.
• Дефекты в упорядочeнныx фазах. Bиxpи в сверхтекучей жидкости. Дефекты в немaтиках. Дислокации в смектиках.
• Фaзoвыe переxоды а. Paзлoжeниe Лaндay. Teopия cрeднero поля. Hизкoтeмпeparypнaя фаза: среднее поле.
• Фaзoвы пepexoды b. Cкeйлинг. Kpитическая динамика. Фaзoвый перexод БKT.
• Эффекты Meтacтабильности. Kинетика зародышeобразовaния. Cтеклование.
• Липидные биcлои. Энeprия Xельфpиxa. Динамика везикулы. JIиотрoпные фазы.
• IIoлимepы. IIepcиcтентная длина. Идeaльныe и реальные полимерные цeпи. IIлотные полимерные растворы.
• Kоллоидные системы. Tипы взаимодействия. Фaзовая диаграмма. Kинeтикa cуспензий. Гeли.
• Структурный фактор. Уnpyгoe рассеяние. Heyпpугoe pacceяниe.
• Pacceяниe cвeтa. Уnpyгoe рaссеяние. Heyпpyгoe pacceяниe света. Эффeкты кoгepeнтности и локализации.
• Больцмановский фактор в биологии

Элементы контроля

• Контрольная работа
  На КР и Экзамене запрещено использование электронных гаджетов (телефонов, смартфонов, планшетов, ноутбуков и т.д.). На КР и Экзамене можно будет пользоваться только рукописными или распечатанными вариантами записей семинаров, ДЗ и конспекта - т.е. только бумажными вариантами.
• Экзамен
  2. В конце курса проводится письменный экзамен в формате подробного решения задач по программе курса с подробным пояснением всех понятий, терминов, уравнений и обозначений, упоминающихся в задаче и используемых при ее решении. В билете на экзамене содержатся 2 задачи. Экзамен является блокирующим элементом контроля: при неудовлетворительной оценке за экзамен итоговая оценка остается неудовлетворительной до его пересдачи. Это означает, что если студент получает на экзамене неудовлетворительную оценку Экз≤3, то его итоговая оценка по предмету Итог=Экз, и студенту назначается пересдача На КР и Экзамене запрещено использование электронных гаджетов (телефонов, смартфонов, планшетов, ноутбуков и т.д.). На КР и Экзамене можно будет пользоваться только рукописными или распечатанными вариантами записей семинаров, ДЗ и конспекта - т.е. только бумажными вариантами.
• Активность на лекциях и семинарах
  А – оценка, полученная студентом за активное участие в лекциях и семинарах, а именно: Внимательное прослушивание лекций и семинаров, участие в обсуждениях на лекциях и семинарах: студенты задают вопросы по изучаемой теме с целью лучшего понимания материала, пытаются ответить на поставленные вопросы, выход и решение задач у доски.

Промежуточная аттестация

• 2025/2026 2nd module
  0.15 * Активность на лекциях и семинарах + 0.25 * Контрольная работа + 0.6 * Экзамен

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Основы физики частично упорядоченных сред : жидкие кристаллы, коллоиды, фрактальные структуры, полимеры и биологические объекты, Клеман, М., 2007
• Физика жидких кристаллов, Де Жен, П., 1977

Рекомендуемая дополнительная литература

• Жидкие кристаллы, Чандрасекар, С., 1980

Авторы

• Пикина Елена Сергеевна
• Панкратова Елена Игоревна