Конференции

Теория конденсированных сред:
современные проблемы

С 17 по 22 октября в Лаборатории теоретической физики с успехом прошла международная конференция "Современные проблемы теории конденсированных сред" (ТКС-2022). Основным организатором конференции стал научный отдел теории конденсированных сред (НОТКС) ЛТФ, сопредседатели - сотрудники ЛТФ Михал Гнатич и Владимир Андреевич Осипов. Роль председателя программного комитета взял на себя Александр Маркович Поволоцкий.

Это несколько новый формат проведения, так как основной тематический акцент был сделан на теоретическом аспекте науки о твердых телах, нанообъектах и жидкостях. Как это ни странно, предыдущие мероприятия подобного рода (конференции и научные совещания), организованные НОТКС, имели смешанный формат, где в сопоставимой пропорции присутствовали доклады теоретиков и экспериментаторов.

Тесная близость теории и эксперимента характерна для науки о конденсированных средах и объясняет упомянутую странность. Особенность науки о материалах - определенная широта, связанная как с многообразием самих этих материалов, так и с большим количеством наблюдаемых в них свойств. Однако в этот раз организаторы приняли решение ограничить не столько круг исследуемых объектов и явлений, сколько внести ограничения в категории теория/эксперимент, и даже вынесли слово "теория" в название конференции что, впрочем, полностью не защитило их от экспериментальных докладов.

В этот раз широкое представительство на конференции имели такие научные центры, как Санкт-Петербург, Москва и Новосибирск. Присутствовали участники из Томска, Екатеринбурга, Махачкалы, Самары и, конечно, Дубны. Было сделано 58 устных и 15 стендовых докладов. Выступали как именитые ученые, так и молодые научные сотрудники. Около трети всех докладов сделали сотрудники ЛТФ.

Организаторы планировали охватить всю существующую теоретическую деятельность в области исследования конденсированных сред, поэтому сформулировали тематику максимально широко. Объявленные темы выглядели следующим образом: 1) комплексные материалы (высокотемпературные сверхпроводники, сверхпроводящие гибридные структуры, фрактальные структуры, функциональные материалы); 2) наноструктуры и наноматериалы; 3) модели статистической физики сложных систем; 4) методы квантовой теории поля в сложных системах.

Заместитель директора ЛТФ Аницаш Еуджен рассказывает о фрактальных свойствах случайно упакованных дисков.

Понятно, что каждая из этих тем подразумевает под собой почти бесконечный круг вопросов. Впрочем, данная бесконечность перестает быть пугающей, если взглянуть на нее со стороны ограниченного количества актуальных теоретических методик. В частности, конференция показала, что в вопросах теории существует три основных тенденции. Это описание явлений в рамках теории поля и диаграммной техники; подходы, связанные с применением серьезных компьютерных мощностей (первопринципные расчеты, алгоритмы квантовой химии, машинное обучение, методы Монте-карло); и то, что условно можно назвать классической теоретической физикой, а именно описание, сводящееся в конечном счете к дифференциальным уравнениям.

Обзорный доклад, соответствующий первому из указанных направлений, был сделан профессором Михалом Гнатичем (ЛТФ). В рамках полевой модели в трехпетлевом приближении были вычислены критические индексы для задачи направленной перколяции. Пример использования теоретико-полевых методов для совершенно иной задачи был представлен в докладе Ивана Сергеевича Терехова (ИЯФ, Новосибирск), который исследовал особенности поведения плотности заряда, индуцированного внешним полем, в двумерных пленках - дихалькогенидах переходных металлов. Анатолий Васильевич Котиков (ЛТФ) рассказал участникам, как методы теории поля позволяют рассчитать силу электрон-электронного взаимодействия в графене. Конечно же, был ряд докладов, посвященных непосредственно методическим вопросам. В этом контексте необходимо отметить пленарный доклад члена программного комитета профессора Юрия Михайловича Письмака о развитии общего подхода для описания взаимодействия квантово-полевых систем с протяженными материальными объектами.

Артем Ромаевич Оганов (Сколково) рассказывает про прочность и стабильность молекулярных кластеров.

Пленарный доклад, посвященный исследованию стабильности молекулярных кластеров, был сделан профессором Огановым (Сколтех, Москва). Он иллюстрирует вторую упомянутую здесь тенденцию. Артем Ромаевич рассказал слушателям, что простая и красивая идея переосмыслить критерии стабильности атомных ядер для использования их в оценке стабильности молекулярных соединений блестяще себя оправдала и привела к интересным результатам. Соответствующие алгоритмы поиска стабильных сочетаний атомов были оформлены в виде программного пакета USPEX. Иллюстрацией USPEXа может служить доклад профессора Николая Михайловича Щелкачева (ИФВД, Троицк), где он, вовлекая методы машинного обучения, объяснил кристаллическую структуру уникальных многокомпонентных металлических сплавов, полученных ранее. Вообще тема машинного обучения и нейронных сетей, как опять же показала конференция, будоражит умы теоретиков. В частности, этих вопросов достаточно подробно в своих выступлениях касались Дмитрий Геннадьевич Квашнин (ИБХФ, Москва) и Игорь Сергеевич Лобанов (ИТМО, Санкт-Петербург).

Павел Борисович Сорокин (МИСИС, Москва) рассказывает об успехах в области моделирования углеродных нанотрубок.

Открывал конференцию доклад члена программного комитета Павла Борисовича Сорокина (МИСИС, Москва), посвященный применению подходов квантовой химии к описанию процесса образования дефектов в углеродной нанотрубке, подверженной растяжению. В частности, он и его научная группа показали, что путем "правильного" растяжения при "правильной" температуре можно из "плохих" нанотрубок делать "хорошие". Причем выводы данной теоретической работы уже частично подтверждены соответствующим экспериментом. Нельзя не отметить доклад Леонида Александровича Чернозатонского (ИБХФ, Москва), где с помощью схожего инструментария (моделирование из первых принципов) были исследованы различные алмазоподобные двумерные пленки. Профессор Валентин Николаевич Рыжов (ИФВД, Москва) в своем пленарном докладе рассказал о достигнутых им и его научным коллективом успехах в описании фазовых переходов в двумерных системах.

Даже конспективно описать все многообразие научных задач, решенных с помощью фундаментальных методов физики конденсированных сред, о которых рассказали участники конференции, - дело непростое. Все доклады достойны внимания. Однако ограничимся лишь несколькими примерами, которые соответствуют общим тенденциям, заранее отмечая субъективность этого выбора. Член программного комитета Александр Кимович Щекин (СПбГУ) представил пленарный доклад, в котором дал обзор научных результатов своего коллектива за последние 25 лет. Им и его сотрудниками с помощью ряда феноменологических и численных подходов было исследовано явление расклинивающего давления жидкостных и газовых прослоек между различными твердыми поверхностями. Член программного комитета Александр Владимирович Рожков (ИТПЭ, Москва) сделал доклад о непреодолимых фундаментальных трудностях при теоретическом предсказании типа основного пространственно неоднородного состояния в фермионных системах. Одной из популярных тематик стало исследование спектра и свойств магнитных возбуждений и межфазных магнитных границ при разной размерности. Этим вопросам было посвящено несколько независимых докладов. Не теряют актуальности вопросы топологии в твердых телах, в частности вейлевским материалам был посвящен доклад Заура Замировича Алисултанова (ДГУ, Махачкала).

Доклады участников сопровождались активной дискуссией. Ученый секретарь конференции Всеволод Катков с вопросом к докладчику.

Были и достаточно оригинальные исследования. Например, Наталья Евгеньевна Савитская (ПИЯФ, Гатчина) рассказала о модели, описывающей коллективное изменение общественного мнения в условиях информационного давления. "Неожиданные" экспериментаторы также были восприняты благожелательно и с интересом. Надежда Александровна Небогатикова (ИФП, Новосибирск) продемонстрировала, что в результате облучения ею тонких многослойных графеновых пленок ионами ксенона образуются нанокристаллы алмаза, что вызвало заинтересованную дискуссию среди теоретиков, искушенных в подобных вопросах, и позволило Надежде завязать конструктивные связи. Михаил Вячеславович Долгополов (СамГТУ, Самара) рассказал о прогрессе его научного коллектива в создании "вечной" ядерной батарейки на основе явления бета-распада.

Ориентируясь на отзывы участников и слушателей, конференцию можно смело назвать успешной. Ее специфический "теоретический" акцент отнюдь не сделал ее менее успешной, чем ранее проходившие у нас "тематические" мероприятия, дав организаторам серьезную пищу для размышлений относительно будущего "теоретического" формата.

В заключение я хотел бы поблагодарить дирекцию Лаборатории теоретической физики и технических сотрудников лаборатории за помощь в организации мероприятия. Несомненно, благодарности достоин и организационный комитет ТКС-2022: Ольга Геннадьевна Садыкова, Кирилл Вячеславович Куликов, Никита Михайлович Лебедев, Юрий Георгиевич Молотков, Георгий Алибекович Калагов, Лукаш Мижишин и Елена Николаевна Русакович, которые действовали образцовым образом. Наш Институт в очередной раз продемонстрировал свой статус центра высокой научной и организаторской культуры.

Всеволод КАТКОВ, ученый секретарь конференции,
фото Елены ПУЗЫНИНОЙ