Семинары НУГ и внешние научные мероприятия

Все файлы с презентациями храним на главной странице НУГ и на диске по ссылке презентации: https://disk.yandex.ru/d/Wzxmagq6Gh5ApA

Научные семинары помогают студентам получить общие знания по теме самоорганизации вообще и спонтанных самоорганизующихся паттернов в сверхпроводящих материалах. Семинары направлены на выработку необходимых навыков практической работы в области изучения сверхпроводящих нано-паттернов (ознакомление с уравнениями Богомольного, знакомство с алгоритмами их решения и использованием методов молекулярной динамика и алгоритма Метрополиса). Ещё одна фундаментальная цель семинаров – доклады с изложением свжих научных результатов, опубликованных в периодике и необходимых для расширения научных горизонтов группы. 

►09.03.2021 в МИЭМ была проведена первая встреча НУГ.
На семинаре происходило обсуждение задач НУГ и введение в теорию исследований спонтанного формирования паттернов в сверхпроводящих системах. Презентация "Самоорганизация и теория сложности: спонтанные паттерны в сверхпроводниках" А. А. Шаненко.


►17.03.2021 в МИЭМ была проведена вторая встреча НУГ.
Были подробно рассмотрены и выведены уравнения Богомольного.


►23.03.2021 в МИЭМ была проведена третья встреча НУГ.
На семинаре продолжено рассмотрение уравнений Богомольного, а также вывод из них уравнения Пуассона.


►05.04.2021 в МИЭМ была проведена четвертая встреча НУГ.
Совместный семинар научно-учебной лаборатории "Квантовой наноэлектроники" и научно-учебной группы "Моделирование самоорганизующихся структур в макроскопических квантовых системах". Профессор университета Твенте (Нидерланды) Александр Голубов выступил на семинаре с докладом "Структуры сверхпроводник - топологический изолятор: теория и эксперимент".


►20.04.2021 в МИЭМ была проведена пятая встреча НУГ.
На семинаре были уточнения по уравнениям Богомольного и рассмотрены уравнения Эйленбергера. "FLL transformations: quasiclassical approach" А. С. Васенко.


►05.2021-08.2021 Командная работа над поставленными задачами.
Первая группа включает студентов Саматова и Демченко, которые под руководством проф. Шаненко работают над созданием численного кода (С++) по решению уравнений Богомольного, которые лежат в основе пертурбативного анализа фазовой диаграммы паттернов. Поскольку уравнения Богомольного можно свести к определённой реализации уравнения Пуассона, в настоящий момент указанные студенты подготовили прототип кода по решению уравнения Пуассона. Код пока не был оптимизирован, но он уже даёт первые результаты.
Вторая часть нашей группы включает Пашковскую, Пархоменко и Карабасова, которые работают над решением уравнений Эйленбергера для описания границы реализации сверхпроводящих паттернов на фазовой диаграмме под руководством проф. Васенко. Исследования проводятся как для конвенциональных сверхпроводников, так и для топологических сверхпроводящих гибридных структур.
В настоящий момент осуществляется теоретический анализ и изучаются особенности модификаций численного кода, имеющегося в наличии у Карабасова, с целью его адаптации к решению задачи о паттернах. Помимо этого, Пашковская, Пархоменко и Карабасов принимают участие и в пертурбативных исследованиях.


►24.09.2021 в МИЭМ была проведена седьмая встреча НУГ.
На семинаре обсуждались текущие результаты и основные проблемы поиска решений уравнения Богомольного.


►15.10.2021 в МИЭМ прошла первая встреча с Тейшейра Сарайва Тьяго и был проведен первый семинар курса лекций по уравнению Гинзбурга-Ландау.


►29.10.2021 в МИЭМ была встреча с Тейшейра Сарайва Тьяго и проведен второй семинар курса лекций по уравнению Гинзбурга-Ландау.
Second presentation of the superconductivity mini-course. We discussed the discrete version of the Ginzburg-Landau equations, gauge invariance and the link-variables method.


►05.11.2021 в МИЭМ прошла онлайн встреча с Тейшейра Сарайва Тьяго и был проведен третий семинар курса лекций по уравнению Гинзбурга-Ландау.
Third presentation of the superconductivity mini-course. We discussed the discrete version of the Ginzburg-Landau equations, numerical methods, and time-integration of the link-variables method.


►12.11.2021 в МИЭМ прошла онлайн встреча с Тейшейра Сарайва Тьяго и был проведен четвертый и последний семинар курса лекций Тейшейра Сарайва Тьяго по уравнению Гинзбурга-Ландау.
Fourth and last presentation of the superconductivity mini-course. We developed the semi-implicit method for integration of the TDGL equations.

►28.02.2022 был проведен совместный семинар с группой Гольцмана Г. Н. (Московский педагогический государственный университет) на тему спонтанных паттернов в сверхпроводниках между первым и вторым родами сверхпроводимости, появляющихся в промежуточном смешанном состоянии таких материалов как ниобий.

Ранее считалось, что поведение вихревой материи в промежуточном смешанном состоянии отличается от такового в сверхпроводниках второго рода только наличием

немонотонного взаимодействия между вихрями: а именно, длинно-радиусное притяжение сочетается с коротко-радиусным отталкиванием. Именно поэтому

данному режиму дали имя тип (род) II/1, в то время как стандартные сверхпроводники второго рода получили спецификацию тип (род) II/2. Однако, недавно стало понятно, что физика сверхпроводящего магнитного отклика в этой области фазовой диаграммы гораздо богаче. В частности, вихревая материя в промежуточном смешанном состоянии характеризуется доминированием много-вихревых взаимодействий. Более того, физика промежуточного смешанного состояния напрямую связана с самодуальностью состояния системы в точке Богомольного, разделяющей первый и второй роды сверхпроводимости в теории Гинзбурга-Ландау.  

На семинаре был сделан обзор недавних экспериментальных результатов и было рассмотрено их соответствие новым теоретическим представлениям о данном явлении.  


► 08.04.2022 был проведен семинар группы по теме флуктуаций в сверхпроводящих системах. Особое внимание уделялось эффектам подавления флуктуаций в многозонных сверхпроводниках, которое играет большую роль в устойчивости спонтанных паттернов. 

В частности, рассматривался вопрос о сверхпроводящих флуктуациях в окрестности критической температуры в двухзонных системах, включающих в себя квазиодномерную зону проводимости, которая связана посредством обмена куперовскими парами с обычной трехмерной зоной (или, альтернативно, стандартной квазидвумерной зоной).  Даже очень слабая подобная связь приводит к тому, что флуктуации приобретают в результате обмена парами трёхмерный характер, за счёт чего существенно ослабляется их воздействие на сверхпроводящие характеристики. В то же время среднеполевые характеристики системы управляются резонансом Фешбаха, который ярко выражен в квазиодномерных системах при условии приближения химического потенциала к краю зоны. То есть, разрушающий сверхпроводимость эффект квазиодномерных флуктуаций подавляется, в то время как квазиодномерный резонанс Фешбаха сохраняется, увеличивая на порядок сверхпроводящую температуру. 

► 27.05.2022 был проведен семинар группы на тему характеристической длины сверхпроводящего конденсата в многозонных сверхпроводниках.
Проблема пространственного распределения сверхпроводящего конденсата в присутствии внешних полей имеет важное значение в контексте формирования спонтанных сверхпроводящих паттернов. Дело в том, что во многих системах спонтанные самоорганизующиеся паттерны возникают как результат “соревнования” различных пространственных шкал (характеристических длин). Например, классическое уравнение Свифта-Хоэнберга, которое играет большую роль при описании пространственных паттернов во многих системах (от магнитных плёнок до песчаных дюн), учитывает конкуренцию коротко-радиусных и длинно-радиусных сил. Уравнения Тьюринга, которые также общеизвестны в проблеме самоорганизации (паттерны в окраске кожи животных или распределении бактерий), удобны при описании конкуренции разных типов упорядочивания с различными пространственными шкалами.  

В многозонной сверхпроводимости сверхпроводящие конденсаты, принадлежащие разным зонам, также могут иметь существенно разные характеристические длины. Это увеличивает область фазовой диаграммы между стандартными первым и вторым родами сверхпроводимости, где свойства сверхпроводящего состояния связаны с самоорганизующимися паттернами вихревой материи. Таким образом, вопрос о характеристических длинах разных конденсатов в многозонных системах имеет прямое отношение к проблеме формирования спонтанных паттернов.

На семинаре были рассмотрены основные тезисы недавнего доклада Шаненко А. А. на международной конференции в Нижнем Новгороде по проблеме корректного определения характеристической конденсатной длины для многозонных сверхпроводников. В частности, был рассмотрен вопрос связи длины распределения пространственной щелевой функции с характерной длиной волновой функции одного и того же зонного конденсата. Основное внимание было уделено тому факту, что эти две длины могут существенно отличаться. Таким образом, вопрос о том, какая из двух данных длин является наиболее адекватной при описании свойств неоднородного конденсата, требует дополнительного изучения.  


►20.09.2022 состоялся очередной семинар НУГ “Самоорганизующиеся структуры в макроскопических квантовых системах”.  На семинаре обсуждались новые результаты, полученные сотрудниками НУГ в рамках исследований вихревой материи в сверхпроводящих материалах, расположенных на фазовой диаграмме магнитного отклика между первым и вторым родами сверхпроводимости (интертипная сверхпроводимость).

На семинаре были представлены первые результаты численного исследования интертипной вихревой материи в рамках расширенного формализма Гинзбурга-Ландау и уравнений Богомольного. Данные результаты были получены с помощью программы, создание которой началось в 2021 году в рамках настоящего проекта НУГ. Работа выполнялась аспирантами/студентами М. Р. Саматовым, В. Д. Пашковской и А. А. Демченко под руководством проф. А. А. Шаненко.  Следует заметить, что параллельно с получением этих результатов, производится их сравнение с результатами альтернативного численного кода решения тех же уравнений, написанного коллегами из Университета г. Байройт (Германия). Сравнение результатов и исследование дополнительной оптимизации обоих кодов производятся М. Р. Саматовым и Г. Г. Гойхманом.

Также на семинаре были рассмотрены результаты моделирования интертипной вихревой материи с помощью численного решения уравнений Эйленбергера. Моделирование использовало адаптацию открытого кода решений данных уравнений. Адаптация и исследования проводились аспирантом Т. Карабасовым под руководством проф. А. С. Васенко и при активном участии проф. А. А. Шаненко и коллег (проф. А. В. Вагов и проф. Э. Г. Никонов) из Международной Научной Лаборатории “Центр Квантовых Метаматериалов”.

Представленные результаты позволяют заключить, что подготовительная фаза, фокусом которой была разработка численных кодов решения уравнений интертипной сверхпроводимости, завершается. НУГ приступает ко второй фазе, в рамках которой будут проводиться исследования магнитных/сверхпроводящих свойств самоорганизующихся паттернов в системах, которые не относятся ни к первому, ни ко второму родам сверхпроводимости.   


►27.09.2022 в МИЭМ состоялся семинар-встреча НУГ “Моделирование самоорганизующиеся структуры в макроскопических квантовых системах”. Обсуждались проблемы и результаты двух направлений, которыми в настоящий момент заняты сотрудники НУГ.

Первое направление - моделирование паттернов вихревой материи в сверхпроводниках между первым и вторым родами сверхпроводимости в рамках уравнений Богомольного и расширенного формализма Гинзбурга-Ландау (Г. Г. Гойхман, М. Р. Саматов, В. Д. Пашковская и А. А. Демченко под руководством проф. А. А. Шаненко). В частности, исследовалось взаимодействие двух самодуальных вихрей Нильсена-Олесена в зависимости от расстояния между ними, полученные в рамках двух различных численных кодов. Первый код устроен на основе рассмотрения релаксации нелинейного уравнения Пуассона с помощью быстрого Фурье преобразования. Второй код использует линеаризацию и итерации Якоби. Представленные результаты кодов дают одинаковую качественную картину зависимости межвихревого потенциала от расстояния. Однако, численные данные пока отличаются. После обсуждения было решено модифицировать расчеты, основанные на итерациях.

Второе направление – это моделирование вихревой материи в сверхпроводниках между первым и вторым родами сверхпроводимости в рамках квазиклассических уравнений для функций Грина, известных как уравнения Эйленбергера (Т. Карабасов и М. Саматов под руководством проф. А. С. Васенко и проф. А. А. Шаненко). На встрече обсуждались возможности используемого числового кода и его применение для вычислений на суперкомпьютере. Также рассматривались варианты возможных расчетов на GPU.

►03.10.2022 в МИЭМ состоялась очередная встреча НУГ “Моделирование самоорганизующиеся структуры в макроскопических квантовых системах”.

В первой половине встречи обсуждались проблемы нахождения численного решения уравнений Богомольного методом итераций Якоби. Исследования, которые осуществил М. Саматов показывают, что данный метод связан со значительными затратами времени на достижение сходимости численной процедуры. В этой связи предполагается далее ограничиться использованием процедуры, которая связана с поиском решения нелинейного уравнения Пуассона методом релаксации.

Во второй части рассматривались результаты вычисления магнитного поля в рамках уравнений Эйленбергера для вихревой материи в решёточном и жидком состояниях, обсуждался выбор граничных условий для расчётов магнитного поля.

►11.10.2022 в МИЭМ  состоялась встреча НУГ “Моделирование самоорганизующихся структур в макроскопических квантовых системах”.

Профессор Э. Г. Никонов (Объединённый Институт Ядерных Исследований, Дубна и Центр Квантовых Метаматериалов, МИЭМ, НИУ ВШЭ) прочитал лекцию “Об одном псевдоспектральном методе решения двумерных нелинейных эллиптических уравнений”. В качестве примера на лекции рассматривалось нелинейное уравнение Пуассона и метод его решения с разделением нелинейной и линейной частей. После лекции состоялся свободный обмен мнениями участников группы. 


►18.10.2022 в МИЭМ состоялась встреча НУГ “Моделирование самоорганизующихся структур в макроскопических квантовых системах”. Прошло обсуждение новых результатов для паттернов вихревой материи, полученных в численном исследовании уравнений Богомольного и уравнения Эйленбергера. Также обсудили возможные решения уравнений Гинзбурга-Ландау в рамках методологии, представленной на лекции проф. Никонова 11 октября в НУГ.


►18.10.2022 и 02.11.2022 в МИЭМ  состоялись запланированные встречи НУГ “Моделирование самоорганизующихся структур в макроскопических квантовых системах”.  Встречи были посвящены рассмотрению и обсуждению новых результатов моделирования вихревой материи в рамках уравнений Эйленбергера. Результаты полученные и представленные Т. Карабасовым демонстрируют качественное изменение пространственного распределения вихрей сверхпроводящего конденсата при уменьшении параметра Гинзбурга-Ландау в чистом однозонном сверхпроводнике. В частности, решения уравнений Эйленбергера демонстрируют формирование паттернов вихревой материи при значительной роли вихревых кластеров. На основе полученных результатов группа планирует подготовку публикации по свойствам низкотемпературной вихревой материи в однозонных системах в режиме между первым и вторым родами сверхпроводимости (в чистом пределе, когда примеси не играют существенной роли).  

►10.11.2022 на встрече НУГ обсуждалась постановка задачи по исследованию многочастичного взаимодействия вихрей, при котором потенциал межвихревого взаимодействия не сводится к сумме парных потенциалов. Запланировано исследование взаимодействия вихрей в больших вихревых кластерах. В качестве пробного варианта выбран кластер гексагональной формы для вычисления его свободной энергии в зависимости от длины ребра гексагональной формы. Расчет будет основан на численном решении уравнений Богомольного с последующим учётом нелокальных температурных поправок, которые снимают вырождение Богомольного в свободной энергии. Данные поправки вычисляются в рамках расширенного формализма Гинзбурга-Ландау.   


►10.11.2022-17.01.2023 в МИЭМ в 16:30 по четвергам проводились консультации НУГ по возникающим вопросам. Также встречи были направлены на углубление исследований и решение возникающих проблем в теории и работе с программами и кодом. 

► 17.01.23 была проведена консультация с доктором Уилмером Кордоба Камачо, необходимая для решения возникших вопросов и изучению кода. 


► Также было проведено несколько особых семинаров:
Семинар Центра Квантовых Метаматериалов - 18.01.23 в 14:00 в аудитории 104.
Докладчик: И. Ковалев, МИФИ
Название: Расчет спектральной функции Элиашберга для высокотемпературных сверхпроводников с водородным каркасом при высоком давлении
Аннотация: Использование программного пакета Quantum Espresso для расчета сверхпроводящих свойств в ВТСП с водородным каркасом при высоком давлении: релаксация, ваньеризация, расчёт фонтанных спектров, EPW


► Докладчик: Шаненко А. А. ЦКММ, МИЭМ
Название: Сверхпроводимость в квазиодномерных многозонных материалах
Аннотация: Недавно синтезированные сверхпроводящие материалы с цепочечной структурой молекул демонстрируют многозонную электронную структуру одночастичных состояний, в которой сосуществущие квазиодномерные и обычные энергетические зоны более высокой размерности принимают участие в создании совокупного сверхпроводящего конденсата. Наше исследование показывает, что когда квазиодномерный конденсат связан со стандартным парным конденсатом более высокой размерности за счет межзонного переноса куперовских пар, то сильные одномерные флуктуации подавляются, так что результирующая критическая температура может быть близка к ее средне-полевому значению. Данный вывод подчёркивает важность теоретических исследований различных материалов в рамках теории Элиашберга, направленных на поиск более высоких среднеполевых температур через настройку перехода Лифшица, при котором химический потенциал системы близок к краю квазиодномерной зоны.


►18.01.2023-01.03.2023 в МИЭМ в 16:30 по четвергам проводились консультации НУГ по возникающим вопросам. Также встречи были направлены на углубление исследований и решение возникающих проблем в теории и работе с программами и кодом. 

►01.03.2023-21.04.2023 в МИЭМ проводятся семинары и консультации по работе с программой Уилмера Кордоба Камачо.