Отчетный доклад - Квантовая нанофизика

Научно-учебный центр
«Квантовая нанофизика»
№ 2.2.1.1/3753
Руководитель проекта: академик А.Ф. Андреев
Головной исполнитель:
МФТИ, член-корр. Н.Н. Кудрявцев, ректор
Кафедры-исполнители:
Физики низких температур (академик А.Ф. Андреев)
Физики твердого тела (чл.-корр. В.Ф. Гантмахер)
Проблем теоретической физики (проф. М.В. Фейгельман)
Доклад подготовили
профессора А. Смирнов, В. Зверев, Ю. Махлин
Сотрудники
МФТИ / ИФП:
профессор, академик РАН А.Ф.Андреев
профессор А.И.Смирнов
профессор, член-корр. РАН К.О.Кешишев
профессор, член-корр. РАН В.В.Дмитриев
профессор, член-корр. РАН И.А.Фомин
профессор, член-корр. РАН А.Я.Паршин
доценты В.В. Завьялов, Г.Д. Богомолов
профессор В.И. Марченко
МФТИ / ИТФ:
профессор М.В. Фейгельман
профессор Л.Н. Щур
член-корр. РАН В.В. Лебедев
профессор С.В. Иорданский
доцент И.В. Колоколов
д.ф.-м.н. Г.Б. Лесовик, Ю.Г. Махлин
д.ф.-м.н. А.С. Иоселевич
МФТИ / ИФТТ:
профессор, член-корр. РАН В.Ф.Гантмахер
профессор В.Н.Зверев
профессор М.Р.Трунин
профессор, чл.-корр. РАН И.В.Кукушкин
профессор, академик РАН В.Б.Тимофеев
профессор В.В.Рязанов
профессор В.Т.Долгополов
профессор В.Ш. Шехтман
профессор В.Д. Кулаковский
Студенты и аспиранты
Студенты: 21 человек
аспиранты: 9 человек
Цель работы
• фундаментальные и поисковые исследования
• активное участие студентов и аспирантов МФТИ в
проведении НИР
• разработка общеобразовательных программ и научнометодическое обеспечение подготовки бакалавров,
магистров и аспирантов МФТИ в области физики твердого
тела, физики низких температур и теоретической физики
• информационное обеспечение деятельности Центра
«Квантовая нанофизика»
• проведение студенческих конференций
• участие студентов и преподавателей в конференциях
Техническое задание:
Общие положения :
проведение фундаментальных и прикладных исследований в области квантовой физики
металлических, сверхпроводящих и полупроводниковых систем наноразмеров.
Мезоскопическая сверхпроводимость,
эффект Джозефсона,
электронные свойства низкоразмерных систем в полупроводниковых структурах,
Физика сильнокоррелированных электронных систем,
Квантовый эффект Холла.
Квантовые жидкости при сверхнизких температурах,
Спиновые структуры в кристаллах,
Элементная база квантовых вычислений.
Техническое задание на 2010 год:
1ое полугодие
Постановка экспериментов по изучению сверхтекучести гелия-3 при температурах ниже 1 mK
Теория низкотемпературного транспорта через квазиодномерный проводник
Анализ процесса квантового измерения при помощи параметрического усилителя
Исследование симметрии параметра порядка в новых сверпроводящих системах
2ое полугодие
Постановка экспериментов по изучению поверхности раздела твердого и сверхтекучего гелия при
сверхнизких температурах
Теория фазового перехода сверхпроводник-изолятор в модели на решетке Бете.
Исследование спектра краевых магнитоплазмонов в двумерном электронном газе
Оборудование базовых кафедр
Общий вид установки KELVINOX-400, размещенной в ИФП РАН им.
П.Л.Капицы. Установка позволяет получать температуры вплоть до 7
милликельвин с холодопроизводительностью 400 микроватт при температуре
100 милликельвин. Монтаж низкотемпературной вставки .
ИФП РАН им. П.Л. Капицы
Криостат ядерного размагничивания,
Извлеченный из гелиевого дюара
T< 1 mK
Спектрометр магнитного резонанса
f=1-250 ГГц, T=0.4-300 К, B=14 T
Практикум по физике
низких температур
ИФТТ РАН
Рамановский спектрометр в ИФТТ
ИФТТ РАН
Автоматизированные установки для исследований
низкочастотной проводимости полупроводников,
металлов и сверхпроводников, позволяющие
измерять температурные зависимости удельного
сопротивления образцов, в том числе малых
размеров до 0.2 мм (см. фото) в диапазоне
температур (0.3-300) К
ИФТТ РАН
Фемтосекундный лазер
Рекордный российский
соленоид 18 Т
Рефрижератор растворения 10 mK
Система
параллельных и распределенных
вычислений
Кластер «Парма»
• Управляющий узел:
Процессор: 4*Intel (R) Xeon (R) (5160, 3.00 ГГц, 4МБ Кэш),
- на материнской плате два двухъядерных чипа
архитектуры Intel CoreDuo
ОЗУ: 8ГБ 667МГц
Диск-хранилище: 1500 ГБ
ИТФ РАН
им. Л.Д. Ландау
• Вычислительные узлы - 4 штуки:
Процессор: 4*Intel (R) Xeon (R) (5160, 3.00 ГГц, 4МБ Кэш),
- на материнской плате два двухъядерных чипа
архитектуры Intel CoreDuo
ОЗУ: 16ГБ 667МГц
Диск: 200 ГБ
• Сеть - у каждого узла по две сетевых карты, встроенных в
материнскую плату, 1Гб (одна для NFS, другая для MPI)
• Производительность: на тестах LINPACK для одного расчетного
узла 35,6 гигафлопс, для 4-х узлов - 103,5 гигафлопс
Научные/научно-технические результаты работ по проекту в 2010 г.
- Опубликованы 48 научных статей, преподавателями, студентами и аспирантами
в ведущих научных журналах
- Выступление студентов и аспирантов на научных конференциях,
симпозиумах и семинарах по результатам научных исследований:
17 докладов на международных и всероссийских конференциях в 2010 г.,
13 докладов на конференции МФТИ
- Подготовлены 11 бакалавров и 10 магистров
- Защищены 11 диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук
- Подготовлено 1 учебное пособие (Эффект Джозефсона)
- Действует Веб-сайт центра «Квантовая нанофизика»
Результаты 2010 года
M.V. Feigel’man, L.B. Ioffe, V.E. Kravtsov, E. Cuevas, Fractal superconductivity near localization threshold,
Annals of Physics 325 (7), 1390-1478 (2010)
Гук Н.Д., Иорданский С.В., Электрические свойства двухслойных гетероструктур в сильном магнитном поле,
Письма в ЖЭТФ, 91(10), 572-575 (2010)
K.S. Tikhonov, M.V. Feigel’man, Quantum Spin Metal State on a Decorated Honeycomb Lattice,
Phys. Rev. Lett. 105, 067207 (2010)
L.N. Shchur, W. Janke, Critical amplitude ratios of the Baxter-Wu model, Nucl. Phys. B 840(3) [FS], 491-512 (2010)
B. Berche, P. Butera, L.N. Shchur, Logarithmic corrections and universal amplitude ratios in the 4-state Potts model,
Physics Procedia 7, 7-18 (2010)
I.S. Burmistrov, A.M.M. Pruisken, Macroscopic charge quantization in single-electron devices,
Phys. Rev. B 81, 085428 (2010)
Ya.I. Rodionov, I.S. Burmistrov. N.M. Chtchelkatchev, Relaxation dynamics of the electron distribution in the Coulomb-blockade problem,
Phys. Rev. B 82, 155317 (2010)
I.S. Burmistrov, Y. Gefen, M.N. Kiselev, Spin and Charge Correlations in Quantum Dots: An Exact Solution,
Письма в ЖЭТФ 92 (3), 202-207 (2010)
A.S. Ioselevich, D.I. Pikulin, Penetration of hot electrons through a cold disordered wire,
Письма в ЖЭТФ 92 (8), 590-595 (2010)
Ya.I. Rodionov, I.S. Burmistrov, Out-of-Equilibrium Admittance of Single Electron Box Under Strong Coulomb Blockade,
Письма в ЖЭТФ 92, (2010)
M.V. Feigel’man, Topologically protected qubits based on Josephson junction array,
in: Exact Methods in Low-Dimensional Statistical Physics and Quantum Computing.
Ed. by J. Jacobsen et al., Oxford Univ. Press, 2010, chap.19, 563-602
A.D.Mirlin, F.Evers, I.V.Gornyi, and P.M.Ostrovsky, Anderson Transitions: Criticality, Symmetries, and Topologies,
Int. J. Mod. Phys. B 24(12-13), 1577 (2010)
A.Schuessler, P.M.Ostrovsky, I.V.Gornyi, and A.D.Mirlin, Full counting statistics in disordered graphene at the Dirac point
Phys. Rev. B 82, 085419 (2010)
A.Yu. Menshutin, L.N. Shchur, Morphological diagram of diffusion driven aggregate growth in plane: competition of anisotropy and adhesion,
Comput. Phys. Commun. (принято к печати)
L.Yu. Barash, Hydrodynamics and evaporation of a sessile drop of capillary size, APS/DFD Gallery of fluid motion 2010
G.B. Lesovik, M.V. Suslov, G. Blatter, Quantum counting algorithm and its application in mesoscopic physics,
Phys. Rev. A 82, 012316 (2010)
A.V. Lebedev, G.B. Lesovik, and G. Blatter, Statistics of radiation emitted from a quantum point contact,
Phys. Rev. B 81, 155421 (2010)
I.M. Pop, I. Protopopov, F. Lecocq, Z. Peng, B. Pannetier, O. Buisson, W. Guichard, Measurement of the effect of quantum phase slips
in a Josephson junction chain, Nature Phys., 6(8), 589–592 (2010)
P.M. Ostrovsky, I.V. Gornyi, A.D. Mirlin, Interaction-induced criticality in Z2 topological insulators,
Phys. Rev. Lett. 105, 036803 (2010)
Ю. А. Нефедов, А.А. Фортунатов, А.В. Щепетильников, И.В. Кукушкин «Спиновая релаксация двумерных электронов
в холловском ферромагнетике» Письма в ЖЭТФ, том. 91, с. 385-389 (2010)
I.K. Drozdov, L.V. Kulik, A.S. Zhuravlev, V.E. Kirpichev, I.V. Kukushkin, S. Schmult, W. Dietsche
“Extra spin-wave mode in quantum Hall systems: beyond the skyrmion limit” Phys. Rev. Lett., 104, 136804 (2010).
E. V. Filatov, S. V. Zaitsev1, I. I. Tartakovskii1, A.A. Maksimov, D.R. Yakovlev, and A. Waag
//Picosecond kinetics of the electron-hole layers formation in wide-bandgap II-VI type-II heterostructures //
Phys. Status Solidi C 7, No. 6, 1533–1535 (2010)
Vladimir Zverev, Alexey Korobenko, Tat’yana Prokhorova , Leokadia Zorina, Salavat Khasanov, Sergey Simonov,
Anna Putrya, Vladimir Mironov, Enric Canadell, Rimma Shibaeva, and Eduard Yagubskii,
“Magnetotransport properties of a new hybrid metal -(BEDT-TTF)2[Mn2Cl5(H2O)5]” Physica B 405, S247–S249 (2010)
E.V. Deviatov, A. Lorke, G. Biasiol, L. Sorba, W. Wegscheider, “Local investigation of the energy gap within the incompressible
strip in the quantum Hall regime”, JETP Letters, vol. 92, issue 1, 69 (2010)
V.N. Zverev, M.V. Kartsovnik, W. Biberacher, S.S. Khasanov, R.P. Shibaeva, L. Ouahab, L. Toupet , N.D. Kushch,
E.B. Yagubskii, E. Canadell, “Temperature-Pressure Phase Diagram and Electronic Properties of the
New Organic Metal -(BETS)2 Mn[N(CN)2]3”,
Phys.Rev.B 82, 155123 (2010).
Khrapai V.S, Gold A., «Transport properties of the two-dimensional interacting anisotropic electron gas at zero temperature»,
PHYSICAL REVIEW B 81, 085309 (2010)
В.Ф. Гантмахер, В.Т. Долгополов, “Квантовый фазовый переход сверхпроводник-изолятор”,
УФН 180(1), 3 (2010)
. V.S. Khrapai, D.V. Shovkun, Shot noise measurements in a wide-channel transistor near pinch-off,
Письма в ЖЭТФ 92, стр. 507 (2010)
. A.A. Maksimov, D.R. Yakovlev, J. Debus, I.I. Tartakovskii, A. Waag, G. Karczewski, T. Wojtowicz,
J. Kossut, and M. Bayer «Spin diffusion in the Mn2+ ion system of II-VI diluted magnetic semiconductor
heterostructures» PHYSICAL REVIEW B 82, 035211 (2010).
. J. Debus, A.A. Maksimov, D. Dunker, D.R. Yakovlev, I.I. Tartakovskii,
A. Waag, and M. Bayer, «Dynamical control of Mn spin-system cooling by photogenerated carriers in a
(Zn,Mn)Se/BeTe heterostructure»
PHYSICAL REVIEW B 82, 085448 (2010).
С.В. Зайцев, А.А. Максимов, И.И. Тартаковский «Двухмагнонное комбинационное рассеяние света в диэлектрических и
сверхпроводящих кристаллах YBa2Cu3O6+x»
ЖЭТФ, 138, в. 4, стр. 659-668 (2010).
Demenev, A. A.; Gavrilov, S. S.; Kulakovskii, V. D. Kinetics of stimulated polariton scattering in planar
GaAs microcavities resonantly excited with a linearly polarized light Phys. Rev. B, 81, 035328 (2010)
Гаврилов С.С., Гиппиус Н.А., Тиходеев С.Г., Кулаковский В.Д. Мультистабильность оптического отклика системы
квазидвумерных экситонных поляритонов, ЖЭТФ, 137, 943 (2010)
А. А. Дородный, С. С. Гаврилов, В. Д. Кулаковский, Н. А. Гиппиус, С. Г. Тиходеев, «К вопросу о времени развития
параметрической неустойчивости при поляритон-поляритонном рассеянии в планарном
полупроводниковом микрорезонаторе», Письма в ЖЭТФ, 92/8, p. 600
(2010)
С. С. Гаврилов, А. С. Бричкин, А.. А. Дородный, С. Г. Тиходеев, Н. А. Гиппиус, В. Д. Кулаковский, «Поляризационная
неустойчивость в поляритонной системе в полупроводниковых микрорезонаторах»
Письма в ЖЭТФ, 92/3, p. 194 (2010)
M.G. Prokudina, V.S. Khrapai, S. Ludwig, J.P. Kotthaus, H.P. Tranitz, and W. Wegscheider Acoustic
phonon-based interaction between coplanar quantum circuits in magnetic field, PHYSICAL REVIEW B
(2010)
T. G. Prokhorova, L. I. Buravov, E. B. Yagubskii, L. V. Zorina, S. S. Khasanov, S. V. Simonov, R. P. Shibaeva, A. V. Korobenko
and V. N. Zverev, “Effect of the electrocrystallization medium on the quality, structure features, and conducting properties
of BEDT-TTF salts with tris(oxalato)ferrate anions (BEDT-TTF)4AI[MIII(C2O4)3]G”,
CrystEngCom, 12, (2010)
Г.Д. Богомолов, А.И. Клеев, М.А.Тарасов, Квазиоптическое возбуждение открытого резонатора.
Радиотехника и электроника, т.55, № 6. С. 645–657 (2010)
Г.Д. Богомолов, А.И. Клеев, М.А.Тарасов, О возбуждении открытого резонатора, связанного с волноводом
через отверстие связи,
Радиотехника и электроника Т. 55. № 11. С. 1319–1326
V.I. Marchenko
Magnetic double refraction in piezoelectrics
Europhys. Lett 90, 17001 (2010)
В.И. Марченко,
К теории смектических структур
ЖЭТФ 138, 754 (2010).
В.И. Марченко, Е.Р.Подоляк,
Нелинейные задачи на собственные значения в смектике
ЖЭТФ 138 (2010),
Dmitriev V.V., Krasnikhin D.A., Mulders N., Senin A.A., Volovik G.E., Yudin A.N., Orbital glass and spin glass states
of 3He-A in aerogel,
Письма в ЖЭТФ, 91, 669 (2010)
Е.В.Суровцев, И.А.Фомин Низкотемпературная неустойчивость однородной прецессии спина в
вфазе чистого 3Не и 3Не в аэрогеле
ЖЭТФ 138, 210 (2010)
И.А.Фомин Influence of correlated impurities on the onset of Cooper pairing
Письма в ЖЭТФ, 92, стр.650-653 (2010)
V.N.Glazkov, A.I.Smirnov, A.Zheludev, B.Sales Modes of magnetic resonance of the S=1 dimer chain compound NTENP
Phys. Rev. B 82, 184406 (2010)
A.
I. Smirnov, L. E. Svistov, L. A. Prozorova, A. Zheludev, M. D. Lumsden, E.Ressouche, O. A. Petrenko, Coexistance of spiral
and commensurate structures in a triangular antiferromagnet KFe(MoO4)2
Journal of Physics: Conference Series v. 200 p. 032068 (2010)
А.И.Смирнов, Л.Е.Свистов, Л.А.Прозорова, О.А.Петренко, М.Хагивара.
Антиферромагнетик на треугольной решетке RbFe(MoO4)2
УФН 180, 880 (2010)
Результаты 2010 года
Диссертации на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук, защищенные в 2010 году
1. Я.И.Родионов Равновесный и неравновесный транспорт в одноэлектронных устройствах.
(научный руководитель И.С.Бурмистров), защита ожидается 24 декабря 2010 г.
2. Муравьев Вячеслав Михайлович, 19 октября 2010 г., научный рук. – д.ф.-м.н. Кукушкин И.В.
«Интерференционные и поляритонные эффекты для плазменных возбуждений в двумерных электронных системах»
3. Вещунов Иван Сергеевич, 19 октября 2010 г. научный рук. – д.ф.-м.н. Винников Л.Я.
«Структура магнитного потока в материалах со сверхпроводящим и магнитным упорядочением»
4. Капустин Александр Альбертович, 19 октября 2010 г. научный рук. – д.ф.-м.н. Долгополов В.Т
«Межэлектронное взаимодействие в транспортных свойствах двумерных электронных систем МОП-структур
кремния и гетероструктур GaAs/AlGaAs»
5. Абдурахимов Леонид Викторович, 19 октября 2010 г. научный рук. – д.ф.-м.н. Левченко А.А.
«Капиллярная турбулентность на поверхности нормального и сверхтекучего гелия-4»
6.И.А.Садовский (научный руководитель д.ф.-м.н. Г.Б.Лесовик),
Зарядовые состояния в Андреевской квантовой точке, защита 24 июня 2010 г.
7. Бричкин А.С. (научный руководитель д.ф.-м.н. В.Д.Кулаковский), «Влияние sp-d обменного взаимодействия
на экситонные состояния в полумагнитных полупроводниковых квантовых ямах и точках» (9 марта 2010 г.)
8. Ханнанов М.Н. (научный руководитель чл.-корр. РАН И.В.Кукушкин), «Микроволновая спектроскопия
магнитоплазменных возбуждений в двумерных электронных и дырочных структурах» (9 марта 2010 г.)
9.Чехович Е.А. (научный руководитель д.ф.-м.н. В.Д.Кулаковский) «Ядерные спиновые эффекты в
полупроводниковых квантовых точках при оптическом возбуждении» (9 марта 2010 г.)
10.Фокин Д.А. (научный руководитель к.ф.-м.н. С.И.Божко) «СТМ/СТС исследования квантово-размерных
эффектов в островковых пленках Pb на поверхностях Si» (27 апреля 2010 г.)
11. Суровцев Е. В. (научный руководитель чл.-корр. РАН И.А.Фомин)
Стационарные и нестационарные возмущения сверхтекучего 3He (июнь 2010)
ЯМР в сверхтекучем гелии-3 в деформированном аэрогеле:
состояния орбитального и спинового стекла T<1.3 mK
Показатели и индикаторы выполнены
Базовые институты обеспечивают:
• Общежитие на базе
• Транспорт (автобусы, микроавтобусы)
• Библиотеку
• Электронные библиотеки
• Оргтехнику (ксерокс, принтеры)
• Компьютеры
• Приборы
• Дополнительную стипендию
Источники финансирования
в 2010 году
Программа Министерства образования и науки РФ
«Развитие научного потенциала высшей школы»
(Раздел: 2.2. Научно-методическое обеспечение развития
инфраструктуры вузовской науки. ) (МФТИ)
ФЦП «Кадры» Раздел 2.2 «Научно-методическое
обеспечение развития инфраструктуры вузовской науки» (МФТИ)
Программа Президиума РАН «Поддержка молодых
ученых» (Раздел: 1. «Поддержка деятельности институтов РАН по
привлечению талантливой молодежи к научной работе». Направление
работ: Интеграция науки и образования) (ИФП, ИФТТ, ИТФ)
Гранты РФФИ
Программы ОФН и Президиума РАН
(ИФП, ИФТТ, ИТФ)