Протягом останніх 10 років співробітниками відділу отримані наступні результати:

1. Побудовано теорію взаємодії заряджених частинок з неоднорідними плазмоподібними середовищами. Передбачено новий механізм нестійкості електромагнітних коливань, заснований на ефекті перехідного випромінювання. Виявлено ряд нестійкостей і знайдено інкременти поверхневих коливань при прольоті заряджених частинок над межею розділу середовищ з різноманітними електромагнітними властивостями. Показано, що при прольоті над лівостороннім середовищем виникає абсолютна пучкова нестійкість поверхневих хвиль. Знайдено випромінювання Вавілова-Черенкова електрона, що пролітає над лівостороннім середовищем. Показано, що зарядженою частинкою збуджуються поверхневі ТМ і ТЕ хвилі. Вперше знайдено втрати енергії зарядженої частинки на збудження власних коливань в циліндричних структурах.

Вперше показана можливість існування поверхневих електронних станів на періодично нерівній межі напівпровідника, яка утворена релеївською звуковою хвилею. Такі стани створюють умови для поширення нового класу плазмових хвиль, оскільки виникає залежність частоти плазмона від хвильового вектора.

Виявлено існування на межі надпровідника поверхневих хвиль, які розповсюджуються під косим кутом до осі анізотропії.

Побудовано теорію розповсюдження електромагнітних хвиль у шарувато- періодичних структурах. Виявлено  зростання ефективності нелінійної взаємодії хвиль, яка обумовлена бреггівськими резонансами. Показано, що дрібношаруваті структури, які створені чергуванням шарів напівпровідника і фериту, можуть проявляти властивості як правобічних, так і лівосторонніх середовищ.

Теоретично досліджено поверхневі електромагнітні стани (ПЕМС) в терагерцевому частотному діапазоні частот на двовимірному електронному газі (ДЕГ), вміщеному в антиферомагнітний фотонний кристал при наявності зовнішнього постійного магнітного поля. Показано, що по положенням піків коефіцієнта проходження електромагнітної хвилі TE поляризації, пов’язаних з резонансним збудженням ПЕМС, можна визначити характер закону дисперсії носіїв заряду в ДЕГ.

Теоретично досліджено втрати енергії зарядженої частинки на збудження поверхневих магнітоплазмових коливань електроном, що рухається у вакуумі над двовимірним плазмовим шаром, що лежить на поверхні 3D плазмового півпростору. Електрон рухається паралельно постійному магнітному полю. В електростатичному наближенні розраховано втрати енергії електрона на збудження поверхневих магнітоплазмонів. Показано, що за якісним характером залежності величини максимуму спектральної щільності цих втрат від концентрації електронів в 2D-плазмі можна встановити тип закону дисперсії електронів в 2D-плазмі (квадратичний для друдевського 2D-газу або лінійний для графена).

Проведено теоретичний аналіз дисперсійних властивостей поверхневих геліконів у структурі з графеновим моношаром, що лежить на поверхні 3D-плазми. Встановлено, що наявність графенового монослоя породжує ділянки дисперсійних кривих з аномальною дисперсією поверхневих геліконів. Ці ділянки не виникають у випадку, коли 2D плазмовий шар – плазма Друде. Крім того, було доведено, що беззісштовхувальне загасання поверхневих геліконів відбувається, коли частота хвилі стає більшою, ніж певне критичне значення. Затухання обумовлено переходами електронів у графеновому моношарі валентної зони до зони провідності.

Виконано докладне теоретичне дослідження ефекту нестійкості нерелятивістського нескінченно тонкого трубчастого електронного пучка, що рухається у вакуумі над діелектричним циліндром. Показано, що залежно від величини зазору (прицільної відстані) між пучком і діелектриком в системі реалізується або черенковський механізм нестійкості, або механізм, обумовлений аномальним ефектом Доплера.

Теоретично вивчено взаємодію нерелятивістського трубчастого потоку заряджених частинок з диспергируючим середовищем циліндричної конфігурації. Знайдено дисперсійні рівняння для власного спектра хвиль середовища і спектра електромагнітних хвиль, що збуджені пучком, і виконано їх чисельний аналіз. Виявлена ​​можливість виникнення абсолютної нестійкості об’ємно-поверхневих хвиль, обумовлена ​​особливостями спектра власних електромагнітних хвиль, притаманних лівостороннім середовищам. Саме, резонансний характер частотної залежності магнітної проникності лівостороннього середовища призводить до появи ділянок дисперсійних кривих з негативною груповою швидкістю. Показано, що найбільший інкремент нестійкості має симетрична об’ємно-поверхнева мода електричного типу з двома варіаціями поля по радіусу. Отримані результати дозволяють запропонувати лівобічні середовища в якості уповільнюють структур в генераторах електромагнітного випромінювання без необхідності забезпечення додаткового зворотного зв’язку подібно до того, як в лампах зворотної хвилі.

Теоретично вивчено взаємодія нерелятивістського трубчатого потоку заряджених частинок з немагнітним анізотропним диспергуючим середовищем циліндричної конфігурації. Отримано дисперсні рівняння для спектру власних хвиль середовища та спектру електромагнітних хвиль, що вимушені пучком. Виявлено можливість виникнення абсолютної нестійкості об’ємно-поверхневих хвиль, яка обумовлена особливостями властивостей анізотропного циліндра. Резонансний характер частотних залежностей діелектричної проникності циліндра призводить до появи ділянок дисперсійних кривих власних об’ємно-поверхневих хвиль Е-типу з негативною груповою швидкістю. Показано існування в циліндрі власних поверхневих хвиль Е-типу та псевдо-поверхневих хвиль Е- і Н-типів. Показано, що найбільший інкремент нестабільності володіють гібридними об’ємно-поверхневими модами “шепочучої галереї” Е-типу з трьома варіаціями поля по радіусу. Отримані результати дають підстави запропонувати анізотропні диспергуючі середовища як сповільнюючі структури в генераторах електромагнітного випромінювання без необхідності забезпечення додаткового зворотн’ого зв’язку.

Досліджено втрати енергії швидких зарядів на збудження власних коливань в середовищах, що містять двовимірний плазмовий шар. Розглянуто структури: напівпровідниковий (або діелектричний) циліндр-плазмовий шар-вакуум. Отримано відповідні дисперсійні рівняння, що описують власні коливання такої системи. Знайдено втрати енергії точкового заряду при прямолінійному рівномірному русі над циліндром або всередині нього. Вивчено особливості втрат енергії рухомого зарядженого кільця, що охоплює структуру, зокрема нанотрубку.

В електростатичному наближенні отримано дисперсійне рівняння, що характеризує власні моди напівпровідникового циліндра з шаром двовимірного електронного газу на його бічній поверхні (3D+2D-плазми). Знайдено втрати енергії зарядженої частинки, що рухається в зовнішньому магнітному полі, вектор напруженості якого спрямований паралельно повздовжній осі симетрії 3D+2D-плазми циліндричної конфігурації. Відмічено універсальний характер отриманого співвідношення. За його допомогою можливо визначити втрати енергії як при обертальному русі навколо циліндра, так і при поступальному русі частинки паралельно твірній циліндра. Виявлено ефект невзаємності збудження власних хвиль 3D+2D-плазмового циліндра з ідентичною структурою розподілу полів, які проте відрізняються напрямком розповсюдження вздовж азимутальної координати.

2. За допомогою техніки вимірювання мікрохвильового поверхневого імпедансу отримано температурні залежності лондоновської глибини проникнення поля, провідності квазичастинкової та надтекучої електронних компонент, а також швидкості розсіювання квазічастинок в нових незвичних надпровідниках, а саме, Fe-вмісних пніктіді і халькогеніді. Підтверджено двохщілинний характер спектра електронів і визначено значення енергетичних щілин. Отримані дані відповідають s ± хвильової симетрії куперівських пар.

Експериментально визначена частотна залежність залишкового поверхневого опору ВТНП плівок і монокристалів, що важливо для з’ясування загальної природи ВТНП. Знайдено відповідність флуктуаційної провідності оптимально допованої епітаксіальної плівки ВТНП з теоретичною моделлю 2D мікрохвильової провідності при температурі вищій за критичну.

Розроблено методики визначення комплексних значень електрофізичних параметрів речовин в міліметровому діапазоні довжин хвиль. Показано, що резонансний метод на основі неоднорідних резонаторів з коливаннями “шепочучої галереї” дозволяє визначати електричні параметри діелектриків як з малими, так і з великими втратами.

Розроблено методику визначення діелектричної проникності багатокомпонентних водних розчинів. Встановлено можливість заміни індексу натуральності виноградного вина (вимір якого є тривалим технологічним процесом) критерієм якості, визначеним діелектричними проникностями вина на двох кратних частотах. Отримана висока достовірність передбачення якості вина за визначенням діелектричної проникності сусла, з якого вино буде виготовлено. Виявлено високий вплив концентрації цукру в порівнянні з концентрацією спирту на діелектричну проникність виноградного вина.

Розроблено новий метод непрямого виміру діелектричної проникності рідини на частоті довгохвильовій області міліметрового діапазону, який базується на розсіянні електромагнітного випромінювання на коливний струні в рідині. Модернізований метод капілярно-хвилеводного резонансу для визначення діелектричної проникності рідини, що займає малий об’єм, в короткохвильовій області міліметрового діапазону. Показано, що використання цих двох методів дозволяє виробляти ідентифікацію слабких водних розчинів, зокрема природних джерел води.

Обґрунтовано можливість вирішення проблеми визначення діелектричної проникності навколишнього середовища з використанням ЦДР з коливаннями “шепочучої галереї”. Запропоновано датчик на основі радіально-двошарового діелектричного резонатора для непрямого вимірювання комплексної діелектричної проникності навколишнього середовища. Показано, що висока чутливість зміни його власної частоти до змін проникності навколишнього середовища забезпечується малою товщиною зовнішнього шару в порівнянні з довжиною хвилі власного коливання резонатора.

Експериментально встановлено особливості мікрохвильового відгуку декількох типів квазіоптичних дискових резонаторів з неоднорідностями, що займають малі об’єми. Зокрема, при заповненні малою кількістю (від 1 нл до 1 мкл) рідини діелектричного капіляра, що перетинає дисковий діелектричний резонатор паралельно його осі. Як вимірювальна комірка запропоновано квазіоптичний діелектричний резонатор з радіальної щілиною і торцевими провідними стінками з ВТНП плівок. Використовуючи метод капілярно-хвилеводного резонансу, на прикладі з водою і водно-спиртових розчинів показана можливість визначення комплексних значень діелектричної проникності рідин з великими втратами, які займають малі об’єми.

3. Отримано польові, спектральні та енергетичні характеристики циліндричного та кульового (півкульового) діелектричних резонаторів, радіально двошарових і тришарових циліндричного та кульового діелектричних резонаторів, шаруватого циліндричного діелектричного резонатора. Визначено наслідки впливу циліндричної неоднорідності, розміщеної в області максимуму однієї варіації поля коливання “шепочучої галереї”, на характеристики напівциліндричного діелектричного резонатора. Вивчено вплив імпедансу провідних площин на власні комплексні частоти діелектричних резонаторів з циліндричними і сферичними поверхнями. Отримала подальший розвиток теорія вимушених коливань в квазіоптичних півкульовому і циліндричному діелектричних резонаторах, що збуджені зовнішніми джерелами. Основні результати досліджень квазіоптичних твердотільних резонаторів, які отримані до 2007 року, увійшли до монографії.

Проведено електродинамічний аналіз вищенаведених неоднорідних квазіоптичних твердотільних резонаторів. Вивчено динаміку розподілів компонент поля, що визначають тип коливань, і густин енергій власних і вимушених коливань при зміні параметрів досліджуваної структури. Пояснено механізм резонансного поглинання енергії хвилі, що поширюється в капілярно-хвилеводному резонаторі, який пов’язаний зі збудженням власного коливання у радіально-двошаровому резонаторі (капілярі), заповненому середовищем, яке поглинає. Встановлено, що ефективне збудження коливань “шепочучої галереї” в діелектричної кулі здійснюється, коли електромагнітний промінь, падаючий на поверхню кулі, знаходиться у площині, що незбіжна з діаметральної площиною. Здійснено розширення смуги перебудови циліндричного резонатора граничного типу завдяки введенню хвилеводно-коаксіальної вставки.

Закладено принципи побудови джерел випромінювання міліметрового діапазону з високодобротними квазіоптичними ЦДР, в яких електромагнітні коливання “шепочучої галереї” збуджуються азимутально-періодичними потоками електронів. Розроблено електронну автоколивальну систему з короткочасною взаємодією, в якій час прольоту електрона між торцевими стінками ЦДР менше півперіоду (або порівняно з непарною кількістю півперіодів) його власного коливання. Побудовано математичну модель збудження мод “шепочучої галереї” в ЦДР багатоструменевим потоком релятивістських електронів, розподіл яких по радіальній і азимутальній координатам в кожному струмені представлено у вигляді d-функцій. Електромагнітне випромінювання такої системи зареєстровано детекторним приймачем 8-мм діапазону довжин хвиль. Експериментальні дослідження автоколивальної системи на основі квазіоптичного ЦДР проводилися в ІПЕНМУ ННЦ «ХФТІ» НАН України.

Запропоновано новий спосіб ефективного збудження мод шепочучої галереї (ШГ) в екранованих квазіоптичних діелектричних резонаторах (КДР) планарним хвилеводом, створеним площиною металевого дзеркала та плоскою основою його металевого екрана. Експериментально встановлено, що запропонований спосіб збудження мод ШГ в екранованих КДР планарним хвилеводом є малозбурюючим у порівнянні з відомими способами збудження мод ШГ в закритих резонаторах.

Запропоновано схему стабілізації частоти твердотільних джерел міліметрового діапазону довжин хвиль півсферичним екранованим КДР шляхом використання планарного хвилеводу. Встановлено, що така схема завдяки малому збуренню резонансних полів мод ШГ дозволяє суттєво покращити можливості стабілізації частоти у порівнянні з відомими схемами, які передбачають розташування твердотільного джерела безпосереднє в поля робочих коливань в резонаторі.

Шляхом застосування планарного хвилеводу експериментально доказано можливість збудження «наддобротних» мод ШГ в двошарових півкульових екранованих КДР. Встановлено, що за означеними співвідношеннями розмірів металевого екрану та півкульової діелектричної структури досягається власна добротність, перевищуюча порогове значення, зумовлене втратами енергії в діелектричному матеріалі резонатора. Показано, що причиною цьому є часткове зміщення резонансного поля мод ШГ з діелектрика до повітряного зазору.

Запропоновано конструкцію вимірювальної комірки діелектрометра на основі порожнистого півсферичного екранованого КДР для дослідження рідин з близькими електрофізичними властивостями. Встановлено, що завдяки застосуванню планарного хвилеводу для збудження робочих мод ШГ в екранованому резонаторі вдається мінімізувати сторонні фактори збурення резонансних полів коливань, і, тим самим, досягнути високої чутливості вимірювань.

Розпочато дослідження нового класу малогабаритних діелектричних резонаторів (ДР) – планарних дискових ДР, висота яких менш порогових значень, забезпечуючих збудження в них мод робочих мод ШГ. Такі резонатори являють собою тонкий у порівнянні з довжиною хвилі діелектричний диск, розташований своїми плоскими основами між двома провідними поверхнями. Експериментально та шляхом комп’ютерного моделювання встановлено, що в таких резонаторах з високою ефективністю збуджуються моди ШГ.

Запропоновано конструкцію малогабаритного твердотільного генератора 8-мм діапазону довжин хвиль на основі планарного ДР. Встановлено, що такий генератор характеризується високою короткочасною стабільністю частоти – 5×10^-6 і високою потужністю – до 100 мВт.

Експериментально та шляхом комп’ютерного моделювання розв’язано задачу підвищення власної добротності планарних ДР. Для цього запропоновано введення до конструкції планарного ДР одного або двох повітряних зазорів між плоскими основами діелектричного диска та площиною металевих дзеркал.  Таким чином, вдається більш ніж у 4 рази підвищити власну добротність планарних ДР. Встановлено, що причиною цьому є зсув резонансного поля з області діелектрика до повітряного зазору. При цьому знижуються теплові діелектричні втрати та омічні втрати на металевих дзеркалах.

Запропоновано конструкцію малогабаритного двохдіодного суматора потужностей на основі планарного ДР. Встановлено, що такий суматор характеризується високим коефіцієнтом сумування потужностей – 0,87 і високою стабільністю частоти вихідного сигналу.

Досліджені характеристики виготовленого хвилеводно-діелектричного резонатора (ХДР) на позамежному хвилеводі з резонансним короткозамикаючим (РКЗ) поршнем у міліметровому діапазоні довжин хвиль.

Знайдені умови взаємодії двох типів електромагнітних коливань: основного коливання в ХДР і коливання, що збуджується при певних умовах РКЗ поршнем.

Зроблений порівняльний аналіз двох методів вимірювання низької відносної діелектричної проникності (1,02÷1,1) матеріалів за допомогою циліндричного хвилевідно-діелектричного резонатору на позамежному хвилеводі. В одному методі досліджуваний матеріал  використовується як діелектричний елемент резонатора. В другому методі, запропонованому в цій праці, діелектричний елемент виготовлений з фторопласту, а досліджуваний матеріал заповнює позамежні ділянки хвилеводу. Наведені дані вимірювань діелектричної проникності обома методами в діапазоні 10÷12 ГГц і дана оцінка похибок.

Розв’язана задача підвищення добротності хвилеводно-коаксіального резонатора (ХКР) на позамежному хвилеводі. Для цього була запропонована нова конструкція ХКР з резонансним короткозамикаючим (РКЗ) поршнем. Показано, що з використанням однієї з різновидів дросельних поршнів (РКЗ) вдалося знизити втрати в зоні контакту поршня зі стінками хвилеводу і досягті підвищення добротності ХКР.

Продовжуючи дослідження лавиноподібного переходу до сильно дисипативного стану копланарної лінії передачі (КПЛ) на основі тонкої плівки ВТНП YBaCuO, експериментально показано нетривіальну залежність ефекту від товщини плівки ВТНП. Це може бути підтвердженням правильності раніше висловленого авторами припущення щодо теплового механізму виявленого ефекту при спільному впливі мікрохвильового та постійного струмів. Отримано кількісну характеристику впливу магнітного поля на мікрохвильові нелінійні властивості ВТНП копланарної лінії передачі в умовах сильного сигналу. Результати можуть мати наукове значення в галузі нелінійної радіофізики та прикладне значення для мікрохвильової техніки.

Вперше запропоновано, створено та експериментально досліджено новий тип:

• смугопропускаючого фільтру на основі плівки високотемпературного надпровідника (ВТНП) у міліметровому діапазоні хвиль;
• квазіоптичного діелектричного резонатора (КДР), а саме мікросмужкового КДР на основі плівки ВТНП.

Отримано значення комплексної проникності низки біологічних рідин, що характеризуються великими втратами і малим об’ємом. Вперше проведено вимірювання у мм та субТГц діапазонах за допомогою квазіоптичних діелектричних резонаторів (сапфірових та кварцевих відповідно) з мікрофлюїдним каналом. Результати можуть стимулювати розвиток діелектрометрії біологічних рідин малих об’ємів у мм та суб-ТГц діапазоні хвиль на основі КДР.

За минулий період відділ брав участь у низці державних наукових програм і конкурсів (МОН, ДФФД, НАНУ):

1. 2005 – проект ДФФД «Нелінійності і стаціонарний стан активних електромагнітних хвиль в обмежених структурах з плазмоподібними властивостями» (керівник Булгаков О.О.).
2. 2004 – 2006 – проект Національної академії наук України«Теоретичні дослідження електромагнітних властивостей і розробка методів для аналізу феритових і діелектричних періодичних наноструктур» (керівник Булгаков О.О.).
3. 2006 – проект ДФФД “Нелінійні процеси і зміна фази в квантових системах, твердому тілі та плазмі” (керівник Булгаков О.О.).
4. 2007 – 2009 – проект Національної академії наук України «Електронний транспорт в магнітних структурах в електромагнітних полях» (керівник Булгаков О.О.).
5. 2008-2011 – МОН німецько-український проект «Розвиток методів вимірювання властивостей біорідин, включаючи етикетки без детектування ДНК, на основі резонаторів з хвилями шепочучої галереї міліметрового діапазону» (керівник М.Т.Черпак);
6. 2009-2010 – проект МОН: китайсько-український проект «Прецизійне вимірювання імпедансу надпровідників з використанням квазіоптичних діелектричних резонаторів: нові методи експерименту та обробки даних» (керівник  М.Т.Черпак);
7. 2013-2014 – китайсько-український проект, «Мікрохвильові дослідження нових незвичайних надпровідників –халькогенідів на основі заліза» (керівник  М.Т.Черпак).
8. 2011-2012 – проекту НДР молодих учених НАН України за грантами НАН України «Використання діелектричних властивостей повітряного та водного середовищ для їх моніторингу» (№ держ. реєстрації 0111U007102, 2011-2012, шифр «Кредо», керівник – О.В.Кривенко);
9. 2011-2012 – проект ДФФД «Розроблення методів та технологій зниження впливу умов поширення радіохвиль на точність визначення координат приймачами систем глобальної навігації» (договір №ДЗ/467-2011, №ДЗ/467-2012 (№ держ. реєстрації 0111U005998, шифр «Тропосфера», виконавець – О.В.Кривенко);
10. 2013-2015 – проект ДФФД «Використання випромінювань штучних супутників Землі та телевізійних центрів для дослідження атмосферних процесів» (№ держ. реєстрації 0113U002976, шифр «Діагностика» відповідальний виконавець – О.В.Кривенко);
11. 2013 – проект за конкурсом ДЕРЖКОМНАУКИ (Україна – Китай) НДР «Мікрохвильові дослідження нових незвичайних надпровідників  – хальеогенідів на основі заліза» (шифр «Бамбук», 2013 р., керівник – М.Т.Черпак);
12. 2014 – проект за конкурсом ДЕРЖКОМНАУКИ (Україна – Китай) НДР «Мікрохвильові дослідження нових незвичайних надпровідників  – хальеогенідів на основі заліза» (шифр «Бамбук», 2014 р., керівник – М.Т.Черпак);
13. 2010-2015  – китайсько-український проект, НДР «Прилади 8 мм діапазону хвиль для вимірювання характеристик ВТНП матеріалів і перспективної супутникової лінії цивільного зв’язку: виготовлення та поставка» (шифр «Дракон», керівник – М.Т.Черпак);
14. 2015  – китайсько-український проект, НДР «Резонаторний модуль: виготовлення та поставка» (шифр «Лотос>», керівник – М.Т.Черпак);
15. 2016 – китайсько-український проект, НДР «Мікрохвилові прилади мобільного та цивільногог супутникового зв’язку» (шифр «Лотос-1», керівник – М.Т.Черпак);
16. 2015 – 2016 – проект НДР молодих учених НАН України за грантами НАН України «Вивчення прозорості та діелектричних властивостей води з різних природних джерел в оптичному та міліметровому діапазонах хвиль», (Проект № 8/15, 05/15, шифр «Аква», керівник – О.В.Кривенко);
17. 2012-2016 – проект ДФФД «Теоретичні та експериментальні дослідження властивостей періодичних і стохастичних модульованих наноструктур в оптичному, інфрачервоному та надвисокочастотному діапазонах спектру» (номер держ. реєстрації: 0110U005642, 2010-2014 рр., шифр «ГЕОРГИН», керівники – В.М.Яковенко, С.І.Тарапов);
18. 2012-2016 – НДР за цільовою програмою наукових досліджень Відділення фізики і астрономії НАН України «Вивчення взаємодії електромагнітних та звукових хвиль, а також заряджених часток з твердотільними структурами» (номер держ. реєстрації: 0112U000211, 2012-2016 рр., шифр «Кентавр-5», керівники – В.М.Яковенко, Е.М.Ганапольський);

КВАНТОВІ ЯВИЩА ПРИ ВЗАЄМОДІЇ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ХВИЛЬ З ТВЕРДОТІЛЬНИМИ НАНОСТРУКТУРАМ (ШИФР: «КВАНТОР»). КПКВК 6541230

Теоретично досліджено прояв ефекту Ааронова-Бома при взаємодії рухомого нерелятивістського електрона і трубчастого електронного пучка з електромагнітними власними модами в напівпровідниковій нанотрубці з діелектричним заповненням, розміщеної в коаксіальному постійному магнітному полі. Розрахунки виконано з урахуванням ефекту запізнювання електромагнітних хвиль і зіткнень електронів у нанотрубці. По-перше, показано, що зіткнення електронів призводять до суттєвої трансформації спектра власних мод досліджуваної структури порівняно з беззіткненим випадком. Зокрема, в спектрі з’являються дисипативні моди (моди, що витікають) з фазовими швидкостями, більшими за швидкість світла у вакуумі. Встановлено, що кількість гілок з від’ємною (аномальною) дисперсією в спектрі власних мод осциллює при зміні кількості квантів магнітного потоку в нанотрубці з періодом, що дорівнює одному кванту магнітного потоку. По-друге, аналіз виразів для потужності втрати енергії одного електрона, що рухається, і інкременту кінетичної нестійкості електронного трубчастого пучка внаслідок їх взаємодії з досліджуваними власними модами показав, що ці величини також осцилюють при зміні кількості квантів магнітного потоку. Ці осциляції є наслідком ефекту Ааронова-Бома.

Дослідження відповідають міжнародним стандартам високого рівня.

Наукова та практична значимість полягає у тому, що виявлені явища  можуть бути використані для створення нанорозмірних підсилювачів і генераторів терагерцового випромінювання керованих зовнішнім постійним магнітним полем.

Чл.-кор. НАН України В.О. Ямпольський, Ю.О. Аверков, Ю.В. Прокопенко

Побудова функцiї Лагранжа та Гамiльтона електромагнiтного поля в обмежених шаруватих надпровiдниках для дослiдження джозефсонiвських плазмових хвиль. Теоретично дослiджено поширення джозефсонiвських плазмових хвиль в обмежених зразках шаруватого надпровiдника за допомогою пiдходу Лагранжа. З базових експериментальних результатiв отримано вирази для функцiї Лагранжа та функцiї Гамiльтона для зв’язаних ступенiв вiльностi фази параметру порядку в надпровiдних шарах i електромагнiтного поля. Показано, що у k-просторi функцiя Лагранжа представляє собою суму лiчильної множини незалежних внескiв, якi вiдповiдають рiзним можливим хвильоводним модам у зразку, якi розбито на звичайнi та надзвичайнi моди. Отримано дисперсiйнi залежностi мод i постiйнi поширення для хвильоводних мод.

Рівень досліджень відповідає міжнародним стандартам високого рівня.

Практична значимість полягає в тому, що джозефсонівські плазмові хвилі існують в терагерцовому діапазоні частот, дуже важливому з точки зору можливих застосувань у біології та медицині. Є перспективи впровадження отриманих результатів в теоретичних та експериментальних дослідженнях електродинамічних властивостей шаруватих надпровідників.

Чл.-кор. НАН України В.О. Ямпольський, З.О. Майзеліс, І.М. Воловічев,

Дослiдження впливу постiйного магнiтного поля на фокусування лазерного випромiнювання у терагерцовому дiапазонi при його проходженнi крiзь пластину шаруватого надпровiдника. Теоретично дослiджено поширення лазерного пучка терагерцевого дiапазону в тонкому зразку шаруватого надпровiдника в геометрiї, коли промiнь падає перпендикулярно на зразок, а шари надпровiдника перпендикулярнi до межi роздiлу. Отримано аналiтично формули для ефективностi фокусування (мiнiмальної ширини) лазерного променя та фокусної вiдстанi. Показано, що зовнiшнє магнiтне поле i амплiтуду падаючого лазерного пучка можна використовувати для налаштування фокусування пучка при постiйнiй частотi. Було побудовано чисельну симуляцiю, що враховує зовнiшнє магнiтне поле. Показано, що чисельне моделювання пiдтверджує аналiтичнi розрахунки.

Рівень досліджень відповідає  міжнародним стандартам високого рівня.

Практична значимість полягає в тому, що отримані результати дають можливість керування розповсюдженням терагерцевих сигналів на великі відстані без дефокусування. Наукова значимість полягає в тому, що розповсюдження терагерцевого випромінювання в шаруватому анізотропному надпровіднику вперше вивчено для пучка скінченного розміру за наявності нелінійності і зовнішнього магнітного поля.

Чл.-кор. НАН України В.О. Ямпольський, З.О. Майзеліс, Н.М. Квітка, С.С. Апостолов

ДОСЛІДЖЕННЯ ВЗАЄМОДІЇ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ХВИЛЬ, А ТАКОЖ ЗАРЯДЖЕНИХ ЧАСТИНОК З НАНОСТРУКТУРАМИ ТА МЕТАМАТЕРІАЛАМИ (ШИФР: «КЕНТАВР-7»). КПКВК 6541030

Набула подальшого розвитку теорія вимушених електромагнітних хвиль геліконного походження в системах, які містять плазмово-подібні структури з великою провідністю. Відзначено ефект Вавілова–Черенкова та аномальний ефект Допплера в системі з повільними хвилями геліконного походження, які збуджуються в плазмовому твердотільному циліндрі внаслідок квазірівномірного руху релятивістської зарядженої частинки паралельно його твірній в співвісному магнітному полі.

Теоретично досліджено дисперсійні властивості електромагнітних власних мод у напівпровідниковій нанотрубці (з квадратичним законом дисперсії електронів та без урахування зіткнень електронів у нанотрубці), заповненій немагнітним діелектриком і поміщеній у коаксіальне постійне магнітне поле. Передбачено нове квантове електродинамічне явище, а саме, показано, що збільшення двовимірної густини електронів в нанотрубці приводить до появи нових гілок у спектрі власних мод. Ці гілки виникають біфуркаційним чином при деяких критичних значеннях цій густини, коли починає заповнюватися нова енергетична підзона електронів. Кількість гілок монотонно зростає з ростом двовимірної густини електронів в нанотрубці і осцилює зі збільшенням кількості квантів магнітного потоку через нанотрубку (тобто має місце своєрідний ефект Ааронова-Бома). Ми також виявили, що на дисперсійних кривих є ділянки з аномальною дисперсією.

Дослідження відповідають міжнародним стандартам високого рівня.

Наукова та практична значимість полягає у тому, що розглянуті напівпровідникові структури придатні для їх застосування як сповілювальних структур в пристроях для генерації об’ємно-поверхневих хвиль у тому числі нанорозмірних.

Чл.-кор. НАН України В.О. Ямпольський, Ю.О. Аверков, Ю.В. Прокопенко

Розроблено та реалізовано практично резонансний метод визначення та контролю діелектричних властивостей рідин, що займають малий об’єм. Метод базується на вимірюваннях власних параметрів напівциліндричного діелектричного резонатора з капіляром, який заповнено рідиною та розміщено в максимумі однієї варіації електричного поля моди шепочучої галереї.

Дослідження відповідають міжнародним стандартам високого рівня.

Наукова та практична значимість методу полягає у перспективності його застосування в розробках промислових та медичних пристроїв визначення та діагностики діелектричної проникності рідин.

Розроблений метод забезпечує сталий розвиток парку вимірювальної та діагностичної апаратури електрофізичних параметрів речовин, що перебувають у рідкому стані та займають малий об’єм.

О.Є. Когут, Ю.В. Прокопенко, С.О. Носатюк, А.В. Дормідонтов

Було продовжено дослідження ефекту дифракційного випромінювання резонансних мод шепочучої галереї в азимутально неоднорідних дискових діелектричних структурах в 8-мм діапазоні довжин хвиль. Проведеними розрахунковими та експериментальними дослідженнями було встановлено, що при розташуванні діелектричної дифракційної решітки на криволінійній поверхні дискового діелектричного резонатора формується випромінювання азимутальних хвиль типу шепочучої галереї, інтенсивність якого досягає найбільших значень на власних частотах діелектричної резонансної структури. Ширина ламелей дифракційної решітки обирається таким чином, щоб плями резонансних полів (з фазами 0 і π) знаходились на їх краях.

Встановлено, що за азимутом формується багатопелюсткова діаграма направленості в секторі кутів 00-3600. Ширина кожної пелюстки складає близько 3,50. Коефіцієнт підсилення антени в пелюстках на резонансних частотах досягає 7 дБ. За кутом місця формується вузька діаграма спрямованості. Ширина центральної пелюстки складає близько 30. Коефіцієнт підсилення при цьому досягає 13 лБ. Рівень бокових пелюсток по відношенню до центральної не перевищує 18%. Крім того, було розпочато дослідження випромінюючих характеристик логоперіодичних антен в діапазоні частот 700 – 6000 МГц. Встановлено, що так антени є широкосмуговими і на окремих ділянках електромагнітного спектру забезпечують потужне випромінювання. Ширина діаграми направленості таких антен в Е- та Н-площині складає близько 900.. Коефіцієнт підсилення досягає 6 дБ.

Дослідження відповідають міжнародним стандартам високого рівня.

Наукова та практична значимість полягає у тому, що виявлені явища  можуть бути покладені в основу створення спрямованих антен сантиметрового та міліметрового діапазонів довжин хвиль і використані в захищених системах зв’язку.

О.Є. Когут, І.К. Кузьмічев, Р.І. Доля, С.О. Носатюк, В.Н. Деркач

Досліджено діелектричні властивості низки амінокислот у розчинах різної концентрації за допомогою багаточастотної техніки мікрохвильового вимірювання комплексної діелектричної проникності рідини малого об’єму на основі одного кварцового резонатора з модами шепочучої галереї (МШГ) з мікрофлюїдним чіпом.  Техніка дозволяє досліджувати об’єми рідини від мікро- до нанолітрів, які заповнюють мікрофлюїдний канал, на шести дискретних частотах у діапазоні 30–40 ГГц. Виявлено, що залежності комплексної діелектричної проникності від молярної маси демонструють майже лінійну поведінку для аліфатичних амінокислот при різних концентраціях. Результати дослідження добре узгоджуються з розрахунковими даними, отриманими за рівнянням Коула-Коула.

Відповідає міжнародним стандартам високого рівня.

Наукове та практичне значення: продовжено розвиток нового напрямку в мікрохвильовій діелектрометрії біохімічних рідин малих об’ємів (мкл) на прикладі аліфатичних амінокислот при різних концентраціях.

О.А. Баранник, О.І. Губін, О.А. Лавринович, І.О. Проценко, М.Т. Черпак

Теоретичне дослідження впливу жорстких вимірювань у сплутаному базисі на швидкість декогеренції у сплутаній багатокубітній системі. Досліджено зміну у часі матричних елементів сукупної матриці густини станів двох- та трьох-кубітної системи, що відповідає їх заплутаному стану, за наявності жорстких глобальних вимірювань, а також затухання і декогеренції в системі. Показано, що саме глобальні вимірювання, які відповідають проектуванню на заплутані стани системи, тобто проводяться над декількома кубітами одночасно, дозволяють зберегти інформацію, яка закладена у початковий стан системи. Такий протокол корекції помилок не потребує дублювання кубітів вихідної системи, але стає ефективним лише за наявності у системи достатньо глибокого ступеня заплутаності. Для характеристики ефективності метода обрано монотон заплутаності, який характеризує саме квантові кореляції у системі. Однак, корисним з точки зору застосувань може бути і пригнічення затухання і класичних кореляцій у квантовій системі, яке досягається використанням запропонованого метода. 

Відповідає міжнародним стандартам високого рівня.

Практична значимість полягає в тому, що отримані результати дають можливість проводити квантові розрахунки навіть в умовах великих швидкостей декогеренції, характерних для реальних установок. Наукова значимість полягає в тому, що алгоритм базується на дослідженні негамільтонової еволюції систем з глобальними вимірюваннями, що є маловивченим для класичних квантових алгоритмів і є важливою науковою проблемою.

З.О. Майзеліс, О.М. Коноваленко

РАДІОФІЗИЧНІ ЕФЕКТИ В НАНОЕЛЕКТРОННИХ СИСТЕМАХ З ЕЛЕМЕНТАМИ ІЗ ГРАФЕНУ, НЕТРАДИЦІЙНИХ НАДПРОВІДНИКІВ ТА ЗАМАГНІЧЕНИХ НАПІВПРОВІДНИКІВ (ШИФР: «НАНОРАД»). КПКВК 6541230

Набула подальшого розвитку лінійна теорія нестійкості замагніченого трубчатого пучка електронів, який обдуває циліндричний плазмово-твердотільний хвилевід, що має велику провідність та знаходиться в співвісному магнітному полі.

Теоретично досліджено прояв ефекту Ааронова-Бома в гідродинамічній нестійкості трубчастого нерелятивістського електронного пучка, що рухається вздовж напівпровідникової нанотрубки з діелектричним заповненням, розміщеної в коаксіальному постійному магнітному полі. Розрахунки виконано з урахуванням ефекту сповільнення для електромагнітних полів. Виведено та чисельно проаналізовано дисперсійне рівняння для зв’язаних хвиль досліджуваної структури та електронного пучка, а також вираз для інкременту гідродинамічної нестійкості. Досліджено механізм нелінійної стабілізації гібридних об’ємно-поверхневих і поверхневих електромагнітних хвиль методом повільно змінних у часі амплітуд і фаз. Фізичною причиною збудження таких хвиль є резонанс Черенкова, а нелінійний механізм стабілізації ґрунтується на захопленні частинок пучка полем збудженої хвилі. Чисельний аналіз показує, що час насичення нестійкості і максимальні амплітуди поля залежать від кількості квантів магнітного потоку в нанотрубці і змінюються з періодом, що дорівнює одному кванту магнітного потоку. Ці залежності є наслідком ефекту Агаронова-Бома.

Розвинуті лінійна та нелінійна теорії нестійкості мають міжнародний стандарт високого рівня. Наукова та практична значимість полягає у її здатності бути застосованою в розробках генераторних, підсилюючих та прискорювальних нанорозмірних пристроїв.

Чл.-кор. НАН України В.О. Ямпольський, Ю.О. Аверков, Ю.В. Прокопенко

Продовжено дослідження резонаторів, запропонованих авторами. Проведено аналіз дисипативнх властивості ВТНП мікросмужкових (планарних) резонаторів(МСР), що збуджуються як на модах шепочучої галереї (ШГ), так і на основних модах. Аналіз проводився в діапазоні частот від 1,5 ГГц до 40 ГГц. За допомогою чисельного моделювання парціальних добротностей показано, що значення власної добротності при температурі 77 К для МСР з ШГ-модою на основі  плівки надпровідника YBa₂Cu₃O_7-d перевищує значення добротності Q, отримане для аналогічного резонатора, збудженого на основній моді у діапазоні частот до 35 ГГц незалежно від кріогенної температури < Tc. (77K-4,2K). Експериментальні дані та результати чисельного моделювання узгоджуються між собою.

Показано, що втрати на випромінювання МСР з модами ШГдуже малі, тому корпус (housing) для МСР цього типу не потрібен. Це важливий практичний результат. Показано, що значення Q при температурі 77 К для такого резонатора без корпусу на основі YBa₂Cu₃O_7-d перевищує Q аналогічного резонатора на основній моді з корпусом в діапазоні частот від 1,5 до 35 ГГц.

У мм діапазоні довжин хвиль, коли розміри традиційних резонаторів стають неприпустимо малими, можливо, практичніше використовувати МКР з ШГ-модами зважаючи на те, що значення Q стають близькими для МСР обох варіантів. Тут перевагою можуть бути вже не дисипативні властивості, а більш прийнятні розміри.

Відповідає міжнародним стандартам високого рівня.

Наукове та практичне значення: практичне значення полягає у визначенні: 1) переваг нового типу високодобротних резонаторів, а саме, мікросмужкових резонаторів на основі ВТНП з модами шепочучої галереї і 2) «ніші» для практичного застосування резонаторів цього типу  в мікроелекроніці.

О. А. Баранник, І .О. Проценко, М .Т. Черпак

ДОГОВІР № М/10 -2023 З МОН УКРАЇНИ НА ВИКОНАННЯ НДР «ВИВЧЕННЯ ФАКТОРІВ, ЩО ВПЛИВАЮТЬ НА МІКРОХВИЛЬОВИЙ ВІДГУК ПЛІВОК ХАЛЬКОГЕНІДІВ З ІОНАМИ ЗАЛІЗА» ЗГІДНО З НАКАЗОМ МІНІСТЕРСТВА ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ВІД 01.06.2023 № 667 «ПРО ЗАТВЕРДЖЕННЯ ПЛАНУ ЗАХОДІВ З РЕАЛІЗАЦІЇ МІЖНАРОДНИХ НАУКОВИХ ТА НАУКОВО-ТЕХНІЧНИХ ПРОГРАМ І ПРОЄКТІВ НА 2023 РІК» ТА НАКАЗОМ МІНІСТЕРСТВА ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ВІД 03.07.2023 № 809 «ПРО ФІНАНСУВАННЯ СПІЛЬНИХ УКРАЇНСЬКО-КИТАЙСЬКИХ НАУКОВО-ДОСЛІДНИХ ПРОЄКТІВ У 2023 РОЦІ» (ШИФР «БАМБУК-2»)

Співставляючи результати експериментальних мікрохвильових (МХ) досліджень плівок надпровідного халькогеніду FeSe_1-xTe_x в рамках цієї НДР з результатами інших авторів, отриманих з використанням технік ARPES та тунельної спектроскоії, автори дійшли висновку про можливий вплив зв’язаних станів Майорани на експериментально виявлену особливість МХ відгуку плівок при  при перпендикулярній -ній) орієнтаціі плівок в МХ магнітному полі, коли в плівці неодмінно виникають (за рахунок фактору розмагнічування) магнітні вихори. Якщо прийняти цю гіпотезу, то виникає необхідність знайти відповіді на питання фундаментального значення про: розподіл МХ магнітного поля в плівці надпровідника при -ній орієнтації плівки в зовнішньому МХ (не постійному!) полі і залежність цього розподілу від температури; фізичний механізм дисипації енергії за рахунок МХ вихорової структури, в тому числі при наявності зв’язаних станів Майорани з їх нульовою енергією; створення МХ методу і техніки ідентифікації зв’язаних мод Майорани і дослідження їх в топологічних надпровідниках.

Відповідає міжнародним стандартам високого рівня.

Наукове та практичне значення: можливе теоретичне та експериментальне підтвердження гіпотези про зв’язок особливостей МХ відгуку в плівках FeSe_1-xTe_x зі зв’язаними станами Майорани (ЗСМ) в цьому надпровіднику буде мати важливе значення для МХ фізики надпровідності, зокрема топологічної надпровідності та фізики ЗСМ в МХ магнітному полі.

О. А. Баранник, С .І. Мельник, М. Т. Черпак

РАДІОФІЗИЧНІ ЯВИЩА В НАНОЕЛЕКТРОННИХ СИСТЕМАХ НА ОСНОВІ ГРАФЕНУ, НЕТРАДИЦІЙНИХ НАДПРОВІДНИКІВ ТА ЗАМАГНІЧЕНИХ НАПІВПРОВІДНИКІВ (ШИФР «НАНОГРАФ»). КПКВК 6541230

Теоретично досліджено електродинамічну систему, в якій замагнічений трубчатий пучок електронів обдуває циліндричний плазмово-твердотільний хвилевід. Отримано дисперсійне рівняння досліджуваної структури та інкременти пучкової нестійкості.  Встановлено, що при виконанні квазістаціонарних умов у хвилеводі збуджуються гібридні об’ємно-поверхневі або поверхневі електромагнітні хвилі геліконного походження.

Оцінка рівня дослідження: відповідає міжнародним стандартам високого рівня;

Наукова та практична значимість полягає у розробці розробок генераторних та прискорювальних пристроїв.

Акад. НАН України В.М. Яковенко, Ю.О.Аверков, Ю.В. Прокопенко

Досліджено динаміку параметрів пучка терагерцевого лазера при його розповсюдженні в пластині шаруватого надпровідника. Показано, що нелінійність рівнянь, що описують електромагнітне поле у пластині, призводить до ефекта самофокусування пучка з великим ексцентиситетом перерізу при його розповсюдженні вздовж шарів надпровідника, великій осі перерізу, напрямленій перпендикулярно шарам, і поляризації, в якій електричне поле призводить до появи джозефсонівського струму. При цьому звуження пучка за рахунок нелінійності може в точності скомпенсувати розширення за рахунок дифракції. Знайдена амплітуда падаючого на пластину пучка, що дозволяє отримати стаціонарний профіль всередині зразка.      

Оцінка рівня дослідження: відповідає міжнародним стандартам високого рівня;

Наукова та практична значимість полягає в тому, що отримані результати дають можливість передачі терагерцевих сигналів на великі відстані без дефокусування. Наукова значимість полягає в тому, що розповсюдження терагерцевого випромінювання в шаруватому анізотропному надпровіднику вивчено для пучка скінченного розміру, що є важливою науковою проблемою.

Чл.-кор. НАН України В.О. Ямпольський, С.С. Апостолов, З.О. Майзеліс, Т.М. Рохманова, О.М. Коноваленко

Проведено системний порівнювальний аналіз дисипативних властивостей мікросмужкових (планарних) резонаторів з модами шепочучої галереї (МШГ) шляхом порівняння добротностей (Q-факторів) резонаторів на основі плівок високотемпературних надпровідників (ВТНП) і звичайних металів. Аналіз проводився в діапазоні частот від 1,5 ГГц до 40 ГГц. За допомогою чисельного моделювання парціальних добротностей показано, що значення повної (власної) добротності при температурі 77 К для мікросмужкового резонатора з МШГ на основі плівки ВТНП YBa₂Cu₃O_7-d перевищує значення добротності, отримане для аналогічного резонатора на основі міді у всьому досліджуваному діапазоні частот при Т=77К. Ця перевага становить приблизно 2 порядки величини на 1,5 ГГц і приблизно 5 разів на 40 ГГц.

Оцінка рівня дослідження: Відповідає міжнародним стандартам високого рівня.

Наукове та практичне значення: практичне значення полягає в розв’язанні задачі створення високодобротних мікрохвильових резонаторів планарного типу з можливістю підвищення робочої частоти до міліметрового діапазону хвиль без порущення топології планарних мікроелектронних пристроїв.

О.А. Баранник, І.О. Проценко, М.Т. Черпак

ДОСЛІДЖЕННЯ ВЗАЄМОДІЇ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ТА ЗВУКОВИХ ХВИЛЬ, А ТАКОЖ ЗАРЯДЖЕНИХ ЧАСТИНОК З ПРИРОДНИМИ НАНОСТРУКТУРАМИ ТА МЕТАМАТЕРІАЛАМИ (ШИФР «КЕНТАВР-7»). КПКВК 6541030

Було виконано теоретичне вивчення власного спектру напівпровідникової нанотрубки з діелектричним заповненням, що розміщена в зовнішньому магнітному полі. Отримано дисперсійне рівняння досліджуваної структури. Показано, що дисперсійні криві власних мод мають ділянки з негативною дисперсією. Встановлено, що число гілок дисперсійних кривих також як і рівноважна густина електронів у нанотрубці коливаються із зростанням числа квантів магнітної течії через нанотрубку, що є проявом ефекту Ааронова-Бома.

Оцінка рівня дослідження: відповідає міжнародним стандартам високого рівня;

Наукова та практична значимість полягає у виявленні можливості застосування досліджуваної структури як сповільнюючого середовища. ( в нанорозмірних генераторах електромагнітного випромінювання.

Акад. НАН України В.М. Яковенко, Ю.О.Аверков, Ю.В. Прокопенко

Досліджено негамільтонову еволюцію двохкубітної системи, що знаходиться у чистому або змішаному стані, при наявності контакта з термостатом, що призводить до декогеренції. Показано, що при проведенні послідовних вимірювань напротязі всього часу еволюції в базисі, що відповідає вихідному стану системи, можна зменшити швидкість декогеренції аналогічно квантовому ефекту Зено для гамільтонової еволюції. Цей метод збільшує ефективність при збільшенні частоти вимірювань, але обмежений для кожного початкового стану кубітів. Пригнічення декогеренції становиться більшим при використанні більшої кількості кубітів і при збільшенні ступеня заплутаності між ними. Проаналізовано різні базиси вимірювання, і показано, що паразитні елементи матриці густини будуть звертатися у нуль в результаті вимірювань саме в базисі заплутаних станів двохкубітної системи.

Оцінка рівня дослідження: відповідає міжнародним стандартам високого рівня;

Наукова та практична значимість полягає в тому, що отримані результати дають можливість реалізації квантових алгоритмів на існуючих квантових комп’ютерах навіть при великих швидкостях декогеренції. Наукова значимість полягає в тому, що алгоритм базується на дослідженні негамільтонової еволюції систем з вимірюваннями, що є маловивченим для класичних квантових алгоритмів і є важливою науковою проблемою. 

З.О. Майзеліс, О.М. Коноваленко

Запропоновано, розроблено та продемонстровано багаточастотну техніку мікрохвильового вимірювання комплексної діелектричної проникності рідини малого об’єму на основі одного кварцового резонатора з модами шепочучої галереї (МШГ) з мікрофлюїдним чіпом. Ця методика дозволяє проводити вимірювання на низці резонансних частот у діапазоні без зміни зв’язку резонатора з діелектричними хвилеводами. Точне вимірювання комплексної діелектричної проникності рідини в частотному діапазоні надає важливу інформацію про властивості рідини порівняно з одночастотними дослідженнями проникності. Для проведення досліджень на шести модах у діапазоні частот 30–40 ГГц проведене калібрування шляхом моделювання вимірювальної комірки з наступною побудовою калібрувальних номограм для всіх шести досліджуваних частот/мод. Отримані результати відкривають перспективи для дослідження комплексної діелектричної проникності біологічних рідин на низці частот та подальшого розвитку мікрохвильової діелектрометрії малих об’ємів рідини в певному діапазоні частот із використанням квазіоптичної природи окремого високодобротного МШГ резонатора.

Оцінка рівня дослідження: Відповідає міжнародним стандартам високого рівня.

Наукове та практичне значення: розвивається новий напрямок в мікрохвильовій діелектрометрії рідин з важливими особливостями, а саме 1) можливістю дослідження біохімічних рідин малих об’ємів (мкл), 2) перспективою створення діагностичної техніки в медицині.

О.А. Баранник, О.І. Губін, І.О. Проценко, М.Т. Черпак

Шляхом комп’ютерного моделювання та еспекриментально досліджено  ефект дифракційного випромінювання мод шепочучої галереї на локальних (у порівнянні з робочою довжиною хвилі) та протяжних періодичних неоднорідностях в діелектричних резонансних структурах в міліметровому діапазоні довжин хвиль. Показано, що завдяки еквідістантному розташуванні локальних неоднорідностей – дифракційної решітки на криволінійній поверхні дискового діелектричного резонатора досягається ефективне резонансне випромінювання мод шепочучої галереї, коли пучності електричного поля розташовуються в ламелях.

Оцінка рівня дослідження: відповідає міжнародним стандартам високого рівня;

Наукова та практична значимість полягає у можливості створення випромінюючих все спрямованих антен міліметрових хвиль нового типу. Так, було запропоновано та розроблено дві конструкції випромінюючих антен кругового огляду та досліджено їх характеристики. Показано, що антени на основі неоднорідних дискових діелектричних резонаторів з локальними та протяжними неоднорідностями в дальній зоні формують багатопелюсткову діаграму направленості в азимутальному секторі кутів 0⁰-360⁰. Використання локальних неоднорідностей дозволяє досягти рівномірного розподілу поля в пелюстках в повному секторі азимутальних кутів. Коефіцієнт підсилення в пелюстках на резонансних частотах досягає 12 дБ. У фронтальному напрямку, за кутом місця,  вони формують вузьку діаграму направленості. Її ширина в діапазоні частот 36 – 42 ГГц в H-площині складає близько 3⁰, а в Е-площині – біля 5,5⁰.

Подібні антени можуть знайти застосування в супутникових системах.

О.Є. Когут, С.О. Носатюк

Було експериментально досліджено набір зразків масивів магнітних антидотів з Py зі щілинами різного розміру в діапазоні мікрохвиль (6-10 ГГц) методом ФМР. Вимірювання проводилися в трьох орієнтаціях між віссю симетрії антидотів і зовнішнього магнітного поля: 0⁰, 45⁰, 90⁰. У випадку антидотів з щілинами або обертанням зразка спостерігалося розширення або певне розщеплення резонансного піку ФМР. Ймовірно, що утворення деяких локальних ділянок у зразках зі щілинами, де присутня перпендикулярна до зовнішнього магнітного поля складова намагніченості насичення, є основною причиною зміни форми піку ФМР та кутової залежності частоти ФМР .

Оцінка рівня дослідження: відповідає міжнародним стандартам високого рівня.

Наукова та практична значимість полягає у розширенні знання про властивості досліджуваних структур та можливості застосування них в зразках магнітної пам’яті.

Г.О. Харченко

ДОГОВІР № М/ 80 -2022 З МОН УКРАЇНИ НА ВИКОНАННЯ НДР

«ВИВЧЕННЯ ФАКТОРІВ, ЩО ВПЛИВАЮТЬ НА МІКРОХВИЛЬОВИЙ ВІДГУК ПЛІВОК ХАЛЬКОГЕНІДІВ З ІОНАМИ ЗАЛІЗА» ЗГІДНО З НАКАЗОМ МІНІСТЕРСТВА ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ВІД 20.03.2022 № 264 «ПРО ЗАТВЕРДЖЕННЯ ПЛАНУ ЗАХОДІВ З РЕАЛІЗАЦІЇ МІЖНАРОДНИХ НАУКОВИХ ТА НАУКОВО-ТЕХНІЧНИХ ПРОГРАМ І ПРОЄКТІВ ЗА НАПРЯМОМ «НАУКА» НА 2022 РІК» ТА НАКАЗОМ МІНІСТЕРСТВА ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ВІД 28.04.2022 № 395 «ПРО ФІНАНСУВАННЯ СПІЛЬНИХ УКРАЇНСЬКО-КИТАЙСЬКИХ НАУКОВО-ДОСЛІДНИХ ПРОЄКТІВ У 2022 РОЦІ» (ШИФР «БАМБУК-2»)

Раніше спільно з китайськими колегами Національної лабораторії надпровідності при Інституті фізики КАН виявлено невідому особливість МХ відгуку тонкої плівки надпровідного халькогеніду FeSeTe у МХ магнітному полі. Особливість проявляється при наближенні від низьких температур до критичної температури у вигляді немонотонності у температурній залежності поглинання енергії плівкою тільки в МХ магнітному полі, направленому перпендикулярно плівці. На основі експериментальних досліджень низки плівок інших нетрадиційних надпровідників ІІ-го роду, а саме, (LiFe)OHFeSe. MgB₂ та YBaCuO можна зробити висновок, що в проведених експериментах не спостерігається відгук, характерний для плівки FeSeTe. Незважаючи на певний обсяг проведеної експериментальної роботи автори вважають недоцільним робити остаточний висновок про те, що виявлена особливість має місце тільки в тонких плівках FeSeTe, тим паче, що природу цієї особливості ще не вияснено, Проте, можна допустити, що в даному разі дослідники зустрілися з проявом топологічної надпровідності в плівці FeSeTe з відповідними важливими наслідками. Недостатньо підстав вважати, що виявлена особливість не буде проявлятися в інших, можливо, близьких надпровідниках. Автори вважають, що є нагальна потреба в продовженні цих досліджень і, бажано. з використанням додаткової сучасної експериментальної техніки (наприклад, ARPES, тунельна спектроскопія, експерименти у статичному магнітному полі та ін.).

Оцінка рівня дослідження: Відповідає міжнародним стандартам високого рівня.

Наукове та практичне значення: Отримано експериментальне підтвердження відсутності особливості мікрохвильового (МХ) відгуку, виявленого для надпровідної плівки халькогеніду FeSeTe, в низці плівок інших нетрадиційних надпровідників ІІ-го род. Є підстави вважати, що особливість поведінки FeSeTe у МХ магнітному полі пов’яана з топологічною надпровідністю.

О.А. Баранник, М.Т. Черпак

НВЧ  ДОСЛІДЖЕННЯ  СТРУКТУРОВАНИХ  МЕТАМАТЕРІАЛІВ,  ЯК  ЕЛЕМЕНТІВ  СУЧАСНИХ  СЕНСОРНИХ  СИСТЕМ (ШИФР «СЕНСОР»). КПКВК 6541030

На другому етапі нашої науково-дослідної роботи було поставлено задачу одержати методику чисельного дослідження спектральних властивостей структурованих метаматеріалів НВЧ діапазону в залежності від різних включень та параметрів метаматеріалів: геометричних, порушення періодичності, мультиперіодичності. За допомогою одержаної методики було показано, як саме ці параметри впливають на спектральні характеристики досліджуваних структур. А саме, було показано, як геометричні параметри, порушення періодичності чи мультиперіодичність впливають на спектральні характеристики досліджуваних структур. Крім того показано, як за допомогою цих параметрів можна керувати спектральними характеристиками досліджуваних структур. Чисельно продемонстрована можливість налаштування положення піків пропускання внаслідок зміни матеріальних параметрів окремих елементів структурованого субстрату. Показано, що в діапазоні частот де перекриваються заборонені зони періодичних структур з малим та великим періодами, може виникати сімейство вузьких піків коефіцієнта пропускання. Чисельно продемонстрована можливість перебудови частоти піків пропускання в залежності від зовнішнього магнітного поля завдяки наявності магнітної складової у структурованому субстраті.

Оцінка рівня дослідження: відповідає міжнародним стандартам високого рівня;

Наукова та практична значимість полягає у отриманні нових знань про особливості поширення електромагнітних хвиль ГГц діапазону частот у структурованих метаматеріалах, які можуть бути застосовані при розробці нової мініатюрної елементної бази для сучасних сенсорних пристроїв.

Г.О. Харченко

ДОСЛІДЖЕННЯ ВЗАЄМОДІЇ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ТА ЗВУКОВИХ ХВИЛЬ, А ТАКОЖ ЗАРЯДЖЕНИХ ЧАСТИНОК З ПРИРОДНИМИ НАНОСТРУКТУРАМИ ТА МЕТАМАТЕРІАЛАМИ (ШИФР «КЕНТАВР-6»). КПКВК 6541030

Набула подальшого розвитку теорія поля власних хвиль плазмово-твердотільного (напівпровідникового) хвилеводу циліндричної конфігурації, що розміщено в сильному поздовжньому магнітному полі. Виявлено, що власні хвилі хвилеводу формуються суперпозицією парціальних геліконних хвиль і додаткових гібридних хвиль. Показано, що залежно від електрофізичних і геометричних параметрів хвилеводу та частотного діапазону власні хвилі мають характер об’ємно-поверхневих або сильнозагасаючих поверхневих релаксаційних хвиль. Встановлено, що у беззіштовхувальному плазмовому циліндричному хвилеводі поширюються власні об’ємно-поверхневі гелікони, поширення яких супроводжується поверхневим струмом, що протікає уздовж твірних циліндра. Зіткнення заряджених частинок руйнують поверхневий струм і призводять до утворення додаткових гібридних EH-хвиль. Відзначено ефект невзаємності власних хвиль, що відрізняються напрямком поширення за азимутальною координатою, а також при зміні напрямку зовнішнього магнітного поля на протилежний.

Оцінка рівня дослідження: Теорія відповідає міжнародним стандартам високого рівня.

Наукова та практична значимість полягає у виявленні можливості та умов поширення об’ємно-поверхневих хвиль геліконного походження в циліндричному плазмовому хвилеводі, який знаходиться в зовнішньому співвісному сильному магнітному полі.

Акад. НАН України В.М. Яковенко, Ю.О. Аверков, Ю.В. Прокопенко

Встановлено існування мод шепочучої галереї в азимутально неоднорідних періодичних діелектричних структурах резонансного типу – сегментарних діелектричних резонаторах. Показано, що  при певному співвідношенні розмірів сегментів, розташованих еквідістантно на криволінійній поверхні діелектричного диску, досягається ефективне електромагнітне випромінювання в азимутальному секторі кутів 0⁰-360⁰, викликане дифракцією хвиль шепочучої галереї на локальних неоднорідностях – сегментах.

Наукова та практична значимість: Цей ефект може знайти застосування при створенні випромінюючих антен кругового огляду міліметрового діапазону довжин хвиль.

Оцінка рівня дослідження – перевищує міжнародні стандарти високого рівня.

Отримані результати сприятимуть сталому розвитку, тому що поширюють уявлення про можливості використання діелектричних резонаторів в випромінюючих системах міліметрового діапазону довжин хвиль.

О.Є. Когут, Р.С. Доля, С.О. Носатюк

Шляхом чисельного моделювання взаємодії МХ поля зі зразком в сапфірових КДР показано, що найпрактичнішим для вимірювання поверхневого імпедансу в інтервалі T < T_c і Т > T_c (T_c – критична температура) є резонатор у вигляді асферичного диска; вперше визначено температурну залежність поверхневого опору R_S  квазімонокристалу YBaCuO поблизу T_c  (мм діапазоні хвиль). При Т@ T_c виявлено особливість, вияснення природи якої потребує подальшого вивчення.

Оцінка рівня дослідження: Певною мірою відповідає національним стандартам високого рівня.

О.А. Баранник, М.В. Вовнюк, М.Т. Черпак

Створено модель для обчислення відгуку кварцевого КДР з мікрофлюїдним каналом, заповненим рідиною. Проаналізовано вплив електрофізичних параметрів рідини на характеристики резонатора у мм діапазонні хвиль. Створено номограму, яка дозволяє визначати дійсну та уявну частини діелектричної проникності біохімічних рідин на основі вимірювань частоти і добротності резонатора. Показано переваги використання кварцового резонатора у порівнянні з сапфіровим. Обґрунтовано можливість мультирезонансного методу МХ діелектрометрії біохімічних рідин.

Оцінка рівня дослідження: Відповідає міжнародним стандартам високого рівня.

Наукова та практична значимість: Розвиток нового напрямку в мікрохвильовій діелектрометрії рідин, зокрема біохімічних рідин.

О.І. Губін, І.О. Проценко, О.А. Баранник

Результати експериментальних досліджень копланарного хвилевода на основі ВТНП з товщиною плівки 75 та 150 нм, в яких спостерігається різкий перехід в сильно дисипативний стан під впливом постійного струму, що проходить через лінію передачі, вказують на можливість створення обмежувача потужності МХ сигналу, який може контролюватися постійним струмом або постійним магнітним полем в широкому діапазоні потужностей P_in.

Оцінка рівня дослідження: Відповідає міжнародним стандартам високого рівня.

О.А. Лавринович, М.Т. Черпак

Досліджено можливість створення генератора з діодом Ганна при використанні хвилевідно-діелектричних та хвилевідно-коаксіальних перестроюваних резонаторів для стабілізації частоти. Створено елементи макету для генератора та проведено дослідження засобів зв’язку резонаторів з діодом Ганна та навантаженням.

Оцінка рівня дослідження: Певною мірою відповідає національним стандартам високого рівня.

І.Г. Скуратовський, О.І. Хазов, Г.С. Шахова

Розглянуто поведінку двохкубітної системи за наявності контакту з термостатом, який призводить до затухання і декогеренції стану системи. Показано, що ступінь зплутаності системи зростає з часом за рахунок взаємодії зі ступенями вільності термостату. З одного боку, така декогеренція призводить до втрати менш важливої інформації квантового комп’ютера, а з іншої, показано, як можна зменшити її швидкість за рахунок негамільтонових гейтів у алгоритмі, зокрема за рахунок жорстких вимірювань.

Оцінка рівня дослідження: Дослідження відповідає міжнародним стандартам високого рівня. Наукове та практичне значення: Є важливим для експериментального отримання великих часів життя стану реєстру квантових комп’ютерів.

З.О. Майзеліс

Експериментально досліджена серія зразків магнітних антидотів з пермалою зі щілинами різного розміру в діапазоні частот 6-10 ГГц. На основі отриманих ліній маргніто-резонансного відгуку побудовані частотно-польові залежності серії досліджуваних зразків. Показано, що з поворотом зразка в площині антидотів спостерігається зміщення частоти резонансу, що обумовелено вирогідніше за все наявністю полів анізотропії в антидотах. Анізотропія форми нанодота має найбільший вплив серед наявних факторів, що розмагнічують.

Оцінка рівня дослідження: Отримані результати не мають аналогів в Україні та відповідають рівню провідних науково-дослідних лабораторій.

Наукове та практичне значення: Дослідження спрямовані на поглиблення знань про такі структури, як магнітні антидоти: їх властивостях, можливості використання його в як елемента пристроїв НВЧ діапазону частот.

Г.О. Харченко

Проведено експериментальні дослідження легеневих шумів біологічних об’єктів з наступною їх обробкою математичними методами. Запропоновано диференціальну діагностику шумів, що може ґрунтуватися на використанні модифікованих взаємно кореляційних функцій спектрів, які відображаються в логарифмічному масштабі, а також їх часових характеристик (змін середнього і середньоквадратичного значень частоти). 

Показано, що використання порогового критерію дозволяє виділяти в процесі дихання фази вдиху і видиху. При виборі значення порога на 3 … 6 дБ вище середньоквадратичного значення рівня шумів дихання можна мінімізувати ймовірність повної помилки класифікації. Зіставлення спектрів здорової і ураженої пневмонією легень показало, що при пневмонії за рахунок крепітації при вдиху істотно піднімається рівень високочастотних 400… 4000 Гц компонент, приблизно на 5 … 10дБ. Аналіз окремих фаз дихання показав, що при фазі видиху відсутні суттєві відмінності при пневмонії від нормальної легені.

Оцінка рівня дослідження: Отримані результати не мають аналогів в Україні та відповідають рівню провідних науково-дослідних лабораторій.

Наукове та практичне значення: Розробка об’єктивного методу фіксації аускультативних даних дозволить підвищити ефективність спостереження хворих з респіраторною патологією.

О.В. Кривенко

Створено чисельну та аналітичну моделі, що дозволяє відтворювати експериментально визначені нелінійні особливості ВТНП хвилеводів та аналізувати їх параметричні залежності.

Оцінка рівня дослідження: Певною мірою відповідає національним стандартам високого рівня.

С.І. Мельник

РОЗРОБКА ТА ВПРОВАДЖЕННЯ НОВИХ МЕТОДІВ ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ РАДІОФІЗИКИ; ТЕОРЕТИЧНЕ ТА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ТРАНСФОРМАЦІЇ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ПОЛІВ ГІГА-, ТЕРАГЕРЦЕВОГО ТА ОПТИЧНОГО ДІАПАЗОНІВ В ОБ’ЄКТАХ І СЕРЕДОВИЩАХ АНТРОПОГЕННОГО ТА ПРИРОДНОГО ПОХОДЖЕННЯ; АНАЛІЗ ТА СИНТЕЗ НОВИХ ВУЗЛІВ І ПРИСТРОЇВ РЕЗОНАНСНОЇ КВАЗІОПТИКИ, ТВЕРДОТІЛЬНОЇ ЕЛЕКТРОНІКИ, ІМПУЛЬСНОЇ ТА АНТЕННОЇ ТЕХНІКИ; РОЗРОБКА І ТЕСТУВАННЯ НОВИХ ВИМІРЮВАЛЬНИХ СХЕМ РЕФЛЕКТО- І ДІЕЛЕКТРОМЕТРІЇ (ШИФР: «БУКСИР-5») КПКВК: 6541030

Створено діючий зразок випромінюючої антени кругового огляду міліметрового діапазону довжин хвиль на основі сегментарного діелектричного резонатора з робочими модами типу шепочучої галереї. Досліджено характеристики антени. Показано, що антена формує багатопелюсткову діаграму направленості (72 пелюстки) в азимутальному секторі кутів 0⁰-360⁰. Ширина кожної пелюстки за рівнем -3дБ складає 4⁰. Коефіцієнт підсилення антени в пелюстках на резонансній частоті досягає 12 дБ. Ширина діаграми направленості за кутом місця складає 10⁰.

Наукове та практичне значення: Така антена може знайти застосування в мобільних системах  зв’язку. Оцінка рівня дослідження – перевищує міжнародні стандарти високого рівня. Отримані результати сприятимуть сталому розвитку, тому що мають безпосередню практичну значущість, а саме, створення випромінюючих систем міліметрового діапазону довжин хвиль з покращеними технічними характеристиками.

О.Є. Когут, Р.С. Доля, С.О. Носатюк

Створено елементи макетів для розробки та експериментальної перевірки можливості отримання найбільш рівномірної амплітудно-частотної характеристики генератора з діодом Ганна при використанні хвилевідно-діелектричного та хвилевідно-коаксіального резонаторів. Оцінка рівня дослідження: Певною мірою відповідає національним стандартам високого рівня.

І.Г. Скуратовський, О.І. Хазов, Г.С. Шахова

Досліджено структуровані ферити прямокутної форми марки 1СЧ4 методом електронного спінового резонансу (ЕСР). Отримано залежність частоти ЕСР/ФМР від: глибини канавок на поверхні фериту; спрямування канавок щодо спрямування зовнішнього постійного магнітного поля; величини зовнішнього постійного магнітного поля. Показано, що ця стрибкоподібна поведінка таких залежностей обумовлена переходами резонансних коливань, що виникають у ферриті, з однієї просторової моди до іншої. Оцінка рівня дослідження: Результати відповідають високому рівню українських науково-дослідних лабораторій. Наукове та практичне значення: Структуровані ферити перспективні в мікрохвильовому діапазоні як: поляризатори з контрольованими параметрами кутового обертання; анізотропні феритові резонатори із заданими параметрами тензора магнітної проникності та електронно-перебудовуваною анізотропією. Також структуровані ферити перспективні як поляризатори та активні середовища для твердотільних лазерів в оптичному діапазоні. Очікується, що структуровані ферити можуть виступати як елементи пам’яті на основі явища обертання поляризації в комп’ютерних технологіях.

Г.О. Харченко

ЕЛЕКТРОДИНАМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ГЕТЕРОСТРУКТУР ТА ФОТОННИХ КРИСТАЛІВ, ЩО ВКЛЮЧАЮТЬ ДО СЕБЕ ГІРОТРОПНІ СЕРЕДОВИЩА, МЕТАМАТЕРІАЛИ ТА ШАРУВАТІ НАДПРОВІДНИКИ (ШИФР «СТРУКТУРА-2»). КПКВК 6541230

Вперше показано можливість збудження об’ємно-поверхневих геліконів точковим магнітним диполем, що рухається у вакуумі поблизу циліндра паралельно його твірним. Показано, що гібридні моди магнітного типу з великими значеннями азимутального модового індексу і з однією варіацією поля вздовж радіусу найбільш ефективно збуджуються у разі нерелятивістських швидкостей магнітного диполя. Виявлено, що величини втрат енергії на збудження мод з ідентичною структурою розподілу полів, але таких, що відрізняються напрямком поширення за азимутальною координатою, є різними. Це свідчить про проявлення ефекту невзаємності поширення таких хвиль в плазмовому циліндрі. Теоретично вивчено властивості власних хвиль циліндричного плазмового твердотільного хвилеводу, який розташовано в сильному подовжньому магнітному полі. Отримано дисперсійне рівняння хвилеводу, що має велику електронну провідність, завдяки чому реалізуються умови формування квазістаціонарних електромагнітних полів власних хвиль. Досліджено спектр власних хвиль плазмового твердотільного циліндра. Показано, що хвилевід підтримує поширення об’ємних і об’ємно-поверхневих гібридних хвиль геліконного походження.

Оцінка рівня дослідження: Проведені дослідження відповідають міжнародним стандартам високого рівня. Наукова та практична значимість полягає в тому, що отримані результати дозволяють глибше зрозуміти електромагнітні процеси та явища в магнітоплазмових твердотільних структурах циліндричної конфігурації в умовах квазістаціонарності.

Акад. НАН України В.М. Яковенко, Ю.О. Аверков, Ю.В. Прокопенко

КВАНТОВІ ЯВИЩА ПРИ ВЗАЄМОДІЇ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ХВИЛЬ З ТВЕРДОТІЛЬНИМИ НАНОСТРУКТУРАМИ (ШИФР «КВАНТОР»). КПКВК 2201300

Теоретично досліджено спектри власних мод напівпровідникової нанотрубки з діелектричним наповненням. Рівняння дисперсії для спектрів власних мод у такій структурі було отримано з урахуванням ефекту уповільнення. Рівняння дисперсії описує як об’ємно-поверхні, так і поверхневі власні хвилі. У випадку, коли індекс азимутальної моди не дорівнює нулю, відповідні власні моди досліджуваної структури є гібридними, тобто це власні моди, що містять усі компоненти електричного та магнітного полів. Залежність складових двовимірного тензору провідності нанотрубки від величини магнітного потоку в нанотрубці свідчить про можливість коливань частот власних мод досліджуваної структури (коли поздовжнє хвильове число є фіксованим) від величини магнітного потоку. Ці коливання можна розглядати як один із проявів ефекту Ааронова-Бома. Отримане рівняння дисперсії можна використовувати для подальшого чисельного аналізу спектрів власних електромагнітних моделей структури, що складається з напівпровідникової нанотрубки з діелектричним наповненням.

Оцінка рівня дослідження: Теорія відповідає міжнародним стандартам високого рівня. Наукова та практична значимість пов’язана з можливістю керувати спектром власних хвиль в нанотрубці за допомогою зовнішнього магнітного поля, що може бути використано при створенні нової елементарної бази сучасної мікро- та наноелектроніки.

Акад. НАН України В.М. Яковенко, Ю.О. Аверков, Ю.В. Прокопенко

НВЧ ДОСЛІДЖЕННЯ  СТРУКТУРОВАНИХ  МЕТАМАТЕРІАЛІВ,  ЯК  ЕЛЕМЕНТІВ  СУЧАСНИХ  СЕНСОРНИХ  СИСТЕМ (ШИФР «СЕНСОР»). КПКВК 65411030

Проведено феноменологічне моделювання магнітних властивостей (намагніченість, частотно-польова залежність лінії феромагнітного резонансу) нанорозмірних магнітних включень – складової метаматеріалу НВЧ діапазону за допомогою якого можна одержати дані про магнітні нановключення (розмір, форма, упорядкованість) в дослідних зразках магнітних наноструктур.

Оцінка рівня дослідження: Результати відповідають рівню провідних світових та українських науково-дослідних лабораторій.

Наукова та практична значимість: Отримані в ході виконання першого етапу проєкту наукові результати доповнять існуючі теорії для моделювання магнітних властивостей матеріалів з магнітними нановключеннями різного розміру, форми, упорядкованості. Подальшим найбільш перспективним напрямком розвитку результатів, одержаних в даній роботі, бачиться їх використання у більш прикладних проєктах, присвячених створенню конкретних елементів споживчої НВЧ електроніки.

Г.О. Харченко, Л.І. Івженко

ІНТЕЛЕКТУАЛЬНІ СЕНСОРИ СИСТЕМ ВОДОПОСТАЧАННЯ МАЙБУТНЬОГО НА ОСНОВІ НОВІТНІХ ТЕХНОЛОГІЙ (ШИФР «СЕНСОР»). КПКВК 6541030

Створено інтелектуальну сенсорну систему на основі розроблених багато хвильових сенсорів контролю якості води на основі світлодіодних та лазерних випромінювачів з використанням для передачі результатів вимірювання мережі бездротового зв’язку, та з її допомогою проведено цикл попередніх спостережень ступеню забруднення води в системі міського водопосточання. Проведені вимірювання підтвердили, що використання вимірювань прозорості води на декількох довжинах хвиль (оптичного та ІЧ діапазонів) підвищує точність отриманих оцінок, шляхом компенсації похибок, що виникають внаслідок забруднення оптичних вікон на випромінюючій та приймальній частинах системи при її експлуатації. Крім того проведення вимірювань одночасно на декількох довжинах хвиль дозволяє здійснювати відбракування похибок, що виникають внаслідок появи в воді повітряних бульбашок.

Проведено аналітичний огляд патентів та науково-технічної літератури для аналізу розвитку рівня техніки, що дозволяє розпочати складання заявки на винахід багатохвильової системи моніторингу прозорості води.

Оцінка рівня дослідження: Відповідає  міжнародним стандартам високого рівня.

Наукова та практична значимість: Використання вимірювань прозорості води на декількох довжинах хвиль підвищує точність отриманих оцінок, а також дозволяє здійснювати відбракування похибок, що виникають внаслідок появи в воді повітряних бульбашок.

Досягнення в галузі збереження та поліпшення стану навколишнього середовища та сталого розвитку: розроблена сенсорна система з використанням інтелеткуальних датчиків контролю якості води це крок до раціоналізації системи водопостачання.

О.В. Кривенко, В.І. Луценко,  І.В. Луценко, І.В. Попов

ДОСЛІДЖЕННЯ ВЗАЄМОДІЇ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ТА ЗВУКОВИХ ХВИЛЬ, А ТАКОЖ ЗАРЯДЖЕНИХ ЧАСТИНОК З ПРИРОДНИМИ НАНОСТРУКТУРАМИ ТА МЕТАМАТЕРІАЛАМИ (ШИФР «КЕНТАВР-6»). КПКВК 6541030

Отримано аналітичний вираз для втрат енергії електрона на збудження власних об’ємно-поверхневих мод діелектричного циліндра. Показано, що найбільш ефективно збуджуються моди E-типу. Теоретично досліджені втрати енергії магнітного диполя на випромінювання об’ємно-поверхневих геліконів в твердотільному плазмовому циліндрі. Диполь рухається у вакуумі. Досліджено випадки прямолінійного руху диполя вздовж котра утворює циліндра і руху по спіральній траєкторії. Показано, що в першому випадку випромінювання хвиль відбувається за рахунок ефект Вавилова-Черенкова, а в другому – за рахунок нормального і аномального ефектів Доплера. Для обох випадків побудовані залежності величини втрат енергії диполя від азимутального модового індексу при різних значеннях радіального модового індексу. Показано, зокрема, що зі збільшенням частоти обертання диполя вклад гармонік з більшими значеннями азимутального модового індекс зростає. Теоретично досліджені дисперсійні властивості власних електромагнітних мод в діелектричному циліндрі, на поверхні якого знаходиться двовимірний електронний газ. Отримано дисперсійне рівняння додаткових низькочастотних мод, пов’язаних з наявністю двовимірного шару. Показано, зокрема, що з ростом радіуса циліндра частоти додаткових мод збільшуються.

Оцінка рівня дослідження: відповідає  міжнародним стандартам високого рівня.

Наукова та практична значимість  полягає у подальому освоєнню НВЧ діапазону електромагнітних хвиль, зокрема, на розробку нових підходів до генерації, підсилення та випромінювання таких хвиль.

акад. НАН України В.М. Яковенко, Ю.О. Аверков, Ю.В. Прокопенко

Механізм руйнування нелінійного ВТНП копланарного хвилеводу (КПХ), у якому спостерігається експериментально виявлений авторами лавиноподібний ефект переходу в сильно дисипативний стан, остаточно не з’ясовано. Тому метою роботи було розвинути математичний підхід до опису кінетики руйнування S-стану ВТНП КПХ з урахуванням неоднорідного розподілу мікрохвильового струму в смужці надпровідної плівки. Використано міркування, викладені раніше авторами І.Б.Вендик та О.Г. Вендик стосовно кінетики руйнування S-стану широкої надпровідної плівки постійним струмом на основі рівняння Гінзбурга-Ландау, залежного від часу. Залишаючи незмінною їх модель про утворення S-N межі в смужці плівки та рух цієї межі до середини смужки, отримано рівняння руху S-N межі для КПХ на основі рівняння руху магнітних вихорів при певних обмеженнях, зазначених у роботі. Отримано чисельні оцінки часу руйнування S-стану: 1) широкої надпровідної плівки складу YBa₂Cu₃O_7-δ постійним струмом; 2) КПХ на основі цієї ж плівки мікрохвильовим струмом. У межах порядку величини значення часу руйнування виявилися близькими при слабкій надпровідності (I/I_c ≥1).

Оцінка рівня дослідження: Відповідає  міжнародним стандартам високого рівня.

Наукова та практична значимість : Має важливе наукове значення на шляху до вивчення особливостей нелінійної ВТНП-лінії передачі з неоднорідним розподілом мікрохвильового поля (струму) в ВТНП смужці, а також практичне значення з точки зору можливого створення нового радіофізичного приладу.

О.А. Лавринович, М.Т. Черпак

Показана можливість вимірювання комплексної діелектричної проникності рідин малих об’ємів за допомогою квазіоптичних діелектричних резонаторів з капіляром, заповненим рідиною, що досліджується, виготовлених із монокристалічного кварцю. Проаналізовано резонансний спектр  в умовах часткового зняття виродження азимутальної хвилі  та визначено вплив елементів зв’язку на спектральні та енергетичні характеристики резонатора.  Побудовано спеціальні номограми та проведено з високою точністю цикл вимірювань проникності низки референсних рідин та концентраційна залежність комплексної проникності водного розчину глюкози.

Оцінка рівня дослідження: Відповідає  міжнародним стандартам високого рівня

Наукова та практична значимість: Має важливе наукове та практичне значення (в біомедицині) на шляху розвитку мікрохвильової діелектрометрії біохімічних рідин малих об’ємів

О.І. Губін, О.А. Баранник, І.О. Проценко, О.А. Лавринович

Експериментально досліджені наночастини сульфіду заліза Fe3S4, відомого як мінеральний грегіт, із середнім розміром кристалітів ~ 30 і ~ 120 нм. Для детальної характеристики температурного розвитку зразків було використано метод ферромагнітного резонансу (ФМР). Особлива увага приділялася аномаліям, які були виявлені в частотно-польових залежностях. Так спектри ФМР при 300 К демонструють наявність малих позитивних полів анізотропії порівнянних значень для менших і більших розмірів зразків. Але спектри при 4,2 К відзначали різницю між зразками – 30 нм і 120 нм. Частинки 30 нм зберігають параметри сигналів ФМР щодо резонансної частоти та ширини, тоді як частинки 120 нм демонструють зміну поля від’ємної  анізотропії та помітне збільшення ширини сигналу. Така зміна свідчить про те, що якийсь перехід зі спіновою переорієнтацією може відбутися десь між 300 і 4,2 ​​К.

Оцінка рівня дослідження: Отримані результати не мають аналогів в Україні та відповідають рівню провідних науково-дослідних лабораторій.

Наукова та практична значимість : Дослідження спрямовані на поглиблення знань про такі структури, як мінеральний грегіт: його властивостях, можливості використання його в як елемента пристроїв НВЧ діапазону частот.

Г.О. Харченко

Була досліджена можливість використання теорії довгих ліній для вивчення характеристик резонансних короткозамикаючих (РКЗ) поршнів для ТЕМ- та Н11- коливань у циліндричних позамежних хвилеводах. Це дає можливість, з достатньою для практичного використання точністю, визначити ефективність РКЗ- поршня в діапазоні перестроювання хвилеводно-діелектричних (ХДР) та хвилеводно-коаксіальних (ХКР) резонаторів. Ефективність РКЗ-поршня – це відношення активної складової вхідного опору коаксіальної лінії, утвореної «головкою» РКЗ-поршня та хвилеводом, до опору втрат направляючого циліндра. Була доведена можливість визначення точок (приблизно), у околицях яких виникає перетворення типів коливань Н₁₁– у ТЕМ– та навпаки. Експериментально підтверджено наявність цих точок та вплив на добротність ХДР та  ХКР у околицях таких точок. Точність розрахунку положення цих точок достатня для проектування РКЗ- поршнів (10…15%)  і усунення їх з діапазону перестроювання ХДР та ХКР. Теоретично та експериментально показана можливість виведення точок перетворення коливань за діапазон перестроювання ХДР та ХКР зміною розмірів РКЗ-поршня та діаметра  хвилеводу. Експериментально був доведений незначний вплив на ефективність РКЗ-поршня малих відхилень його розмірів від розрахункових.

Оцінка рівня дослідження: Дослідження певною мірою відповідають національним стандартам високого рівня.

Наукова та практична значимість: Дослідження відповідають на деякі питання, пов’язані з роботою РКЗ-поршня, які залишились неосвітлені. Результати досліджень можуть бути використані при проектуванні перестроюваних ХДР та ХКР та розробці РКЗ-поршнів.

Скуратовський І.Г., Хазов О.І., Шахова Г.С.

На підставі багаторічних результатів експериментальних робіт написана й підготована до подання монографія «Квазіоптичні і хвилеводні резонатори з неоднорідностями для вимірювання комплексної діелектричної проникності слабо і сильно поглинаючих середовищ у міліметровому діапазоні довжин хвиль». Монографія присвячена вирішенню завдання встановлення впливу збурення електромагнітних хвиль неоднорідностями на характеристики квазіоптичних і хвилеводних резонаторів для вирішення завдання визначення комплексної діелектричної проникності речовин. У ній наведено узагальнені результати досліджень, отримані авторами в період 2001-2020 рр., які базуються на програмах, планах і держбюджетних темах наукових досліджень, проведених в Інституті радіофізики та електроніки ім.О.Я.Усикова Національної академії наук України.

Розроблено методику вимірювань характеристик діелектриків з використанням вимірювального комплексу субмм діапазону, реалізованого на базі газового лазера, яка дозволяє компенсувати рівень паразитного фону в опорному та вимірювальному каналах підвищити динамічний діапазон вимірювання діелектричних характеристик.. Зроблено висновок про можливість використання запропонованої методики валідації результатів визначення діелектричних характеристик матеріалів.

Отримано наступне погонне загасання для кращих з діелектриків: пінопластів пакувального і будівельного, полістиролу, з урахуванням відбиття від їх кордонів, має величину (0.03 … 0.4) дБ / мм, зростаючи до (1,5 … 7) дБ / мм для плавленого кварцу, лейкосапфира, вініпласту, оргскла і флану. Для текстоліту і гетинаксу воно перевищує 20 дБ / мм і трохи менше для склотекстоліту.

Оцінка рівня дослідження: відповідає  міжнародним стандартам високого рівня.

Наукова та практична значимість: Отримані значення коефіцієнтів прозорості характеризують можливості використання різних діелектриків в субміліметровому діапазоні хвиль.

О.В. Кривенко

Досліджено метод моделювання образів штучного інтелекту за допомогою реєстру квантового комп’ютера. При цьому взаємодія між різними кубітами реєстра і між кубітами та зовнішнім середовищем розглядається не як негативний фактор. Декогеренція і затухання інформації, що є наслідком цієї взаємодії, дозволяє фільтрувати інформацію штучним інтелектом, наближуючи алгоритми його роботи до реального інтелекту. Показано, як періодичне звернення до ділянок реєстру дозволяє скомпенсувати ефекти декогеренції. Негамільтонова еволюція станів системи при цьому дозволяє отримати необхідні ефекти загасання та навпаки, повернення різкості образу.

Оцінка рівня дослідження: Відповідає  міжнародним стандартам високого рівня.

Наукова та практична значимість: Алгоритми побудови штучного інтелекту використовують негамільтонову еволюцію квантових сплутаних систем, що є важливою науковою проблемою.

Отримані результати дають можливість побудувати штучний інтелект, розвиток якого базується не на зростанні потужності пристроїв, а на відсіюванні менш важливої інформації.

З.О. Майзеліс

РОЗРОБКА ТА ВПРОВАДЖЕННЯ НОВИХ МЕТОДІВ ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ РАДІОФІЗИКИ; ТЕОРЕТИЧНЕ ТА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ТРАНСФОРМАЦІЇ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ПОЛІВ ГІГА-, ТЕРАГЕРЦЕВОГО ТА ОПТИЧНОГО ДІАПАЗОНІВ В ОБ’ЄКТАХ І СЕРЕДОВИЩАХ АНТРОПОГЕННОГО ТА ПРИРОДНОГО ПОХОДЖЕННЯ; АНАЛІЗ ТА СИНТЕЗ НОВИХ ВУЗЛІВ І ПРИСТРОЇВ РЕЗОНАНСНОЇ КВАЗІОПТИКИ, ТВЕРДОТІЛЬНОЇ ЕЛЕКТРОНІКИ, ІМПУЛЬСНОЇ ТА АНТЕННОЇ ТЕХНІКИ; РОЗРОБКА І ТЕСТУВАННЯ НОВИХ ВИМІРЮВАЛЬНИХ СХЕМ РЕФЛЕКТО- І ДІЕЛЕКТРОМЕТРІЇ. (КПКВК: 6541030, ШИФР: БУКСИР-5)

Розпочато дослідження можливості створення випромінюючої антени резонансного типу з широким сектором огляду (0⁰-360⁰) на основі дискового діелектричного резонатора з азимутально розташованими локальними неоднорідностями в режимі збудження робочих мод шепочучої галереї. Встановлено та обґрунтовано з фізичної точки зору ефект випромінювання енергії резонансних полів мод шепочучої галереї, що збуджуються в дисковому діелектричному резонаторі з азимутально розташованими локальними неоднорідностями. Створено діючий макет випромінюючої антени міліметрових хвиль резонансного типу на основі дисковоого діелектричноого резонатора з азимутально розташованими локальними неоднорідностями та стенд для дослідження її характеристик.

Експериментально та шляхом комп’ютерного моделювання досліджено характеристики випромінюючої антени. Встановлено, що така антена формує багато пелюсткову діаграму спрямованості в кутовому секторі 0⁰-360⁰. Показано, що інтенсивність випромінюваного поля в пелюстках в дальній зоні антени достатньо висока. Коефіцієнт підсилення антени в пелюстках на резонансних частотах складає D ≈ 10 дБ.   

Оцінка рівня дослідження: За науковою новизною аналогів щодо проведених досліджень та отриманих результатів в Україні та за кордоном не існує.

О.Є. Когут, Р.С. Доля, С.О. Носатюк

В рамках запропонованого авторами узагальнення феноменологічної моделі нелінійної ВТНП-лінії передачі досліджено ефекти впливу на лінію передачі постійного струму. Врахування наступного члена розкладання нелінійної залежності погонного опору від струму дозволяє пояснити аномальний характер внесених втрат від рівня вхідної потужності, що спостерігається в експерименті при докритичних температурах. Додатковий постійний струм через хвилевід може привести до виникнення області біфуркації в просторі керуючих параметрів. Це проявляється в можливості стрибкоподібної зміни властивостей хвилеводу на межах цієї області і переходу ВТНП копланарного хвилеводу в сильно дисипативний стан. Отримано якісну відповідність властивостей узагальненої феноменологічної моделі результатам експериментальних досліджень.

Оцінка рівня дослідження: Відповідає  міжнародним стандартам високого рівня.

Наукова та практична значимість: Має важливе наукове значення на шляху до вивчення особливостей нелінійної ВТНП-лінії передачі з ефектом лавиноподібного переходу в сильно дисипативний стан, а також практичне значення з точки зору можливого створення нового радіофізичного приладу.

С.І. Мельник, С.С. Мельник

Було проведено вивчення літератури по генераторам із застосуванням діодів Ганна, а також генераторів з діодом Ганна на позамежних хвилеводах. Проводились  теоретичні дослідження можливості створення перестроюваних генераторів з ТЕМ– коливаннями на  позамежних хвилеводах з застосуванням хвилеводно-коаксіального резонатора при використанні  діода Ганна.

Були визначені плани по експериментальному дослідженню елементів зв’язку хвилеводно-коаксіального резонатора з елементом навантаження та діодом Ганна . Визначались можливі схеми експериментальних макетів генераторів та необхідні для цього прилади. Була намічена тактика проведення досліджень.

Оцінка рівня дослідження: Дослідження знаходяться на достатньому науковому рівні.

Наукова та практична значимість: Ці дослідження будуть використані при створенні експериментальних макетів перестроюваних генераторів з діодом Ганна  на ТЕМ– коливаннях із застосуванням хвилеводно-коаксіального резонатора.

І.Г. Скуратовський, О.І. Хазов, Г.С. Шахова

НАУКОВО-ТЕХНІЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА СПІЛЬНА РОЗРОБКА КОНСТРУКЦІЇ ПРИСТРОЮ ДЛЯ ВИМІРЮВАННЯ КОМПЛЕКСНОЇ ДІЕЛЕКТРИЧНОЇ ПРОНИКНОСТІ ТВЕРДИХ МАТЕРІАЛІВ З МАЛИМИ ВТРАТАМИ (ПРИСТРІЙ «CPLX») (ШИФР «ВОСТОК LX»)

Робота виконується за Контрактом №WHTM18UK0620 між Інститутом радіофізики та електроніки ім.. О.Я.Усикова НАН України (Харків, Україна) та Ухуйською компанією з обмеженою відповідальністю по імпорту та експорту культурних і спортивних виробів «Тьян Мін» (Уху, КНР).

В рамках виконання робіт за Контрактом було проведено чисельне дослідження та компьютерне моделювання можливості використання відкритих сферичних та півсферичних квазіоптичних резонаторів L (1-2 ГГц) та Х (7-12 ГГц) діапазонів для визначення комплексної діелектричної проникності твердих діелектричних матеріалів з діелектричною константою від 1.7 до 20 і тангенсом кута втрат від 10^-3 до 5х10^-5. Було запропоновано конструкції робочих резонаторів адекватних кожному з діапазонів, обґрунтовано вибір робочої моди та визначені форма та розміри вимірювальних зразків матеріалів. Протягом звітного періоду успішно виконано третій етап робіт за Контрактом.

Наукова та практична значимість: можливість експериментального визначення комплексної діелектричної проникності матеріалів з малими втратами та широким спектром змінення відносної діелектричної проникності в L- та Х-діапазонах.

О.Є. Когут, Р.С. Доля

МІКРОХВИЛЬОВА ПРОВІДНІСТЬ ПНІКТИДІВ ТА ХАЛЬКОГЕНІДІВ НА ОСНОВІ ЗАЛІЗА В НАДПРОВІДНОМУ ТА НОРМАЛЬНОМУ СТАНАХ. ЗА ДОГОВОРОМ М/ 117-2020 ВІД 30 ЖОВТНЯ 2020 Р. З МОН УКРАЇНИ (КПКВК 2201380, ШИФР «БАМБУК-1»)

Аналіз результатів експериментального дослідження, проведеного авторами, мікрохвильового відгуку резонатора з Н₀₁₁-типом коливань у складі з низкою надпровідників ІІ-го роду, а саме, плівках MgB₂, DyBaCu₃О_7-x та (LiFe)OHFeSe і монокристалах (LiFe)OHFeSe, дав можливість порівняти їх з особливістю відгуку резонатора з тонкою плівкою FeSe_1-хТе_х (100нм), знайденою авторами раніше. У світлі нових результатів дослідження FeSe_1-хТе_х іншими авторами (флуктуаційна провідність, та нематичність та ін.) та з огляду певних властивостей цього надпровідника, таких як топологічний аспект надпровідності, можна зробити попередній висновок, що немонотонна температурна залежність поглинання мікрохвильової енергії в тонкій плівці FeSe_1-хТе_х, яка визначає загальний відгук резонатора, спостерігається тільки в тонких плівках FeSe_1-хТе або, можливо, також і в тонких плівках інших близьких надпровідників, таких як, наприклад, (LiFe)OHFeSe. Для отримання певної відповіді пропонується продовжити мікрохвильові дослідження плівок FeSe_1-хТе_х та (LiFe)OHFeSe у залежності від товщини плівок (d_f = 50-300 нм) та температури (Т = 4,2-100 К).

Оцінка рівня дослідження:Відповідає  міжнародним стандартам високого рівня.

Наукова та практична значимість: Має важливе наукове значення на шляху до вивчення природи надпровідності в надпровідниках з іонами Fe та фізичних властивостей нових надпровідників.

О.А. Баранник М.Т. Черпак

«КЕРУВАННЯ СПЕКТРОМ ЗА ДОПОМОГОЮ ПЛАНАРНОГО МЕТАМАТЕРІАЛУ З ПЕРІОДИЧНО НЕОДНОРІДНИМ СУБСТРАТОМ» ДОГОВІР №26-04/12-2020 ВІД 02.03.2020. РОЗПОРЯДЖЕННЯ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ ВІД 24.02.2020 № 124 «ПРО ПРОДОВЖЕННЯ ВИКОНАННЯ ПРОЄКТІВ НАУКОВО-ДОСЛІДНИХ РОБІТ МОЛОДИХ УЧЕНИХ НАН УКРАЇНИ У 2020 Р.» (КПКВК 6541030, ШИФР «СУБСТРАТ»)

Чисельно та експериментально досліджено вплив суперпозиції спектральних характеристик з різними періодами в планарних та об’ємних періодичних структурах на спектр пропускання таких структур в міліметрового діапазону довжин хвиль. Для цього було модифіковано чисельну модель досліджуваних мультиперіодичних структур та експериментально показано, що в спектрі пропускання таких структур можна викликати виникнення додаткових вузьких зон проходження завдяки порушенню періодичності в періодичній структурі з малим періодом.

Оцінка рівня дослідження:Результати відповідають рівню провідних світових та українських науково-дослідних лабораторій.

Наукова та практична значимість: Отримані в ході виконання проєкту наукові результати доповнять існуючі теорії поширення електромагнітних хвиль у метаматеріалах, розвинуть принципи і підходи для розробки ефективних методів керування процесами поширення електромагнітних хвиль в метаматеріалах, наблизять можливість використання мультиперіодичних планарних метаматеріалів із структурованим субстратом при розробці сучасних компактних, енергоефективних, багатофункціональних пристроїв НВЧ діапазону частот.

Г.О. Харченко

НАУКОВИЙ ПРОЄКТ «ІНТЕЛЕКТУАЛЬНІ СЕНСОРИ СИСТЕМ ВОДОПОСТАЧАННЯ МАЙБУТНЬОГО НА ОСНОВІ НОВІТНІХ ТЕХНОЛОГІЙ» КОМПЛЕКСНОЇ НАУКОВО-ТЕХНІЧНОЇ ПРОГРАМИ НАН УКРАЇНИ «СЕНСОРНІ ПРИЛАДИ ДЛЯ МЕДИКО-ЕКОЛОГІЧНИХ ТА ПРОМИСЛОВО-ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПОТРЕБ: МЕТРОЛОГІЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ТА ДОСЛІДНА ЕКСПЛУАТАЦІЯ» (КПКВК 6541030, ШИФР «СЕНСОР»)

В ході виконання третього етапу проекту проаналізовано та запропоновано склад та оптимальну структуру інтелектуальних сенсорів для контролю якості води в рамках створення концепції «Розумний дім». Створені лабораторні макети сенсорів якості води з використанням оптичних випромінювачів різних діапазонів підключено до системи центрального водогону для проведення безперервного моніторингу якості води. Розроблено 2 типи випромінюючих сенсорів: на світодіодах та лазерах, що дозволило підвищити потенціал вимірювальної системи. Випромінюючі головки для сенсорів створено з використанням сучасних 3D технологій друку. Реалізована бездротова передача результатів вимірювань за допомогою системи блютуз. Створено макет стенду для  настроювання фокусування оптичних випромінювачів, розпочато систематичні вимірювання прозорості води. Проаналізовано придатність датчиків на основі капілярно хвилеводного резонансу (частота близько 65 ГГц), що мають унікальну чутливість по концентрації забруднень (до 0,1%) для проведення безперервних досліджень якості води в режимі реального часу . Отримані наукові результати війшли в розділ підготованої до друку монографії «Квазіоптичні і хвилеводні резонатори з неоднорідностями для вимірювання комплексної діелектричної проникності слабо і сильно поглинаючих середовищ у міліметровому діапазоні довжин хвиль»

Додатково до вимірювань на НВЧ й в оптичному діапазоні проводилися вимірювання провідності води на постійному струмі.

Оцінка рівня дослідження: Відповідає  міжнародним стандартам високогорівня.

Наукова та практична значимість: Розроблені лабораторні макети сенсорів якості води використовують сучасні комп’ютерні технології, що дозволить ефективно використовувати обчислювальні потужності і необмежено розширювати можливості системи в майбутньому. Орієнтація на комп’ютерні сервіси дасть можливість використовувати таку розподілену систему незалежно від місця розташування обчислювальних потужностей і сприятиме оптимізації споживання водних ресурсів.

О.В. Кривенко, В.І. Луценко, І.В. Луценко, І.В. Попов

НАУКОВО-ТЕХНІЧНИЙ ПРОЕКТ ВІДПОВІДНО ДО РОЗПОРЯДЖЕННЯ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ ВІД 24.12.2019 №694 «ПРО ЗАТВЕРДЖЕННЯ ПЕРЕЛІКУ НАУКОВО-ТЕХНІЧНИХ ПРОЄКТІВ УСТАНОВ НАН УКРАЇНИ, ЩО РЕАЛІЗОВУВАТИМУТЬСЯ У 2020 РОЦІ» – «РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЙ СТВОРЕННЯ БАГАТОКАНАЛЬНОЇ АВТОМАТИЗОВАНОЇ СИСТЕМИ АНАЛІЗУ АКУСТИЧНИХ ШУМІВ ДЛЯ ДИФЕРЕНЦІАЛЬНОЇ ДІАГНОСТИКИ СТАНУ ЛЕГЕНЬ» ДОГОВІР № 06-2020 (КПКВК: 6541030, ШИФР «МЕДАКУСТИКА»)

Для виявлення патологій дихання, пов’язаних з пневмонією було використано середні спектри шуму кожної з фаз дихання (вдиху, видиху), а виділення шумів окремих фаз здійснювалося за інтенсивністю за допомогою порогової процедури. Найбільші відмінності між спектрами шуму для здорової і хворої легень спостерігалися під час фази вдиху , виявлялися на частотах вищих за 200 Гц та могли перевищувати 30 дБ для хворої легені. Для розпізнавання запропоновано використовувати величину нев’язки між спектрами, вираженими у логарифмічному масштабі лівої і правої легені, а також отриману при порівнянні з еталонними шумами здорової легені. Шуми фази видиху менш інформативні, а відмінності між шумами здорової і хворої легень не перевищують в фазі видиху 10дБ. Виявлено, що наявність ексудату, крім змін у спектрах шумів призводить до змін у динаміці заповнення легень повітрям, що проявляється у часових затримках реалізацій інтенсивності шуму. Проведено маркетингові дослідження, обґрунтовано вибір комплектації для створення автономних акустичних сенсорів. . Установлено сигнатури акустичних шумів при патологіях, що необхідно для створення алгоритмів їх автоматичного виявлення.. Розроблено автономні акустичні сенсори для макетів одноканальної та багатоканальної систем електро- аускультації з бездротовою передачею інформації на базову станцію та можливістю безперервної реєстрації даних . Створено прототип цифрових баз даних акустичних шумів легень. Запропоновано методику використання багатоканальних записів акустичних шумів для диференціальної діагностики стану легень. Створено лабораторні макети одноканальної та багатоканальної установок. Розроблено алгоритми автоматичного розпізнавання патологій.

Оцінка рівня дослідження: Перевищує міжнародні стандарти високого рівня.

Наукова та практична значимість: Розроблені технології створення багатоканальної автоматизованої смарт-грід системи аналізу акустичних шумів можуть застосовуватися в якості диференціальної діагностики стану легень.

І.В. Луценко, В.І. Луценко, О.В. Кривенко, О.І. Шубний, В.В. Гламаздін 

«ЕЛЕКТРОДИНАМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ГЕТЕРОСТРУКТУР ТА ФОТОННИХ КРИСТАЛІВ, ЩО ВКЛЮЧАЮТЬ ДО СЕБЕ ГІРОТРОПНІ СЕРЕДОВИЩА, МЕТАМАТЕРІАЛИ ТА ШАРУВАТІ НАДПРОВІДНИКИ»

(ШИФР «СТРУКТУРА-2»). КПКВК: 6541230

Теоретично розрахований спектр власних електромагнітних хвиль циліндричного плазмового хвилеводу, розташованого в постійному співвісний магнітному полі з урахуванням зіткнень електронів у циліндрі. Виявлений ефект невзаємності поширення власних хвиль твердотільного плазмового циліндра з ідентичними структурами розподілу полів, але відрізняються напрямком поширення по азимутальній координаті. Ефект невзаємність власних хвиль хвилеводу має місце і при різних напрямках зовнішнього магнітного поля, що відрізняються по фазі на p. Теоретично досліджений вплив двовимірного провідного шару на власні коливання плазмового циліндру. Встановлено що внаслідок повільного характеру руху електронів в двовимірному шарі і в напівпровідниковому циліндрі можливе виникнення резонансів власних мод двовимірного провідного шару і власних мод циліндра.

Оцінка рівня дослідження: відповідає  міжнародним стандартам високого рівня;

Наукова та практична значимість: отримані результати можуть бути використані для розробки нових джерел генерації електромагнітних хвиль НВЧ діапазону.

Акад. НАН України В.М. Яковенко, Ю.О. Аверков, Ю.В. Прокопенко

ДОСЛІДЖЕННЯ ВЗАЄМОДІЇ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ТА ЗВУКОВИХ ХВИЛЬ, А ТАКОЖ ЗАРЯДЖЕНИХ ЧАСТИНОК З ПРИРОДНИМИ НАНОСТРУКТУРАМИ ТА МЕТАМАТЕРІАЛАМИ (ШИФР «КЕНТАВР-6»). КПКВК 6541030

Побудовано теорію власних електромагнітних хвиль циліндричного плазмового хвилеводу, який розташовано в постійному поздовжньому магнітному полі. Отримано дисперсійне рівняння в умовах, коли відношення частоти зіткнень основних носіїв заряду до їх циклотронної частоти багато менше одиниці. Показано, що в плазмовий хвилевід підтримує поширення об’ємно-поверхневих геліконів. Їх поширення, коли зіткнення носіїв заряду відсутні, супроводжується поверхневим струмом, який спрямований паралельно твірній циліндра. Зіткнення заряджених частинок руйнують поверхневий струм і призводять до формування додаткових гібридних хвиль H-типу, локалізації полів яких зосереджені поблизу бокової поверхні хвилеводу. Виявлено ефект невзаємності власних хвиль, що відрізняються напрямком поширення за азимутальною координатою, а також при зміні напрямку зовнішнього магнітного поля. Теорія відповідає міжнародним стандартам високого рівня. Наукова та практична значимість — виявлення природи збудження об’ємно-поверхневих геліконів в циліндричному плазмовому хвилеводі, який знаходиться в зовнішньому співвісному магнітному полі.

Акад. НАН України В.М. Яковенко, Ю.О. Аверков, Ю.В. Прокопенко

Вирішено задачу про збудження власних об’ємно-поверхневих мод твердотільного циліндра нерелятивістським електроном, що рухається у вільному просторі над поверхнею циліндра паралельно його твірній. В силу нерелятивістського характеру руху електрона поля випромінювання у вільному просторі розраховувалися в електростатичному наближенні, а поля всередині циліндра розраховувалися з урахуванням ефекту запізнювання. З використанням рівнянь Максвелла і представлення полів у вигляді набору просторово-часових гармонік отримано аналітичний вираз для втрат енергії електрона на збудження власних об’ємно-поверхневих мод діелектричного циліндра. Аналіз виразу був виконаний чисельно із застосуванням методу розподілу відрізка навпіл для пошуку коренів дисперсійного рівняння, які входять до цього виразу як частоти власних мод циліндра. Показано, що найбільш ефективно збуджуються моди E-типу. При цьому, величини втрат енергії електрона на збудження мод E-типу приблизно на два порядки перевершують величини втрат на збудження мод H-типу з тими ж значеннями азимутального і радіального модових індексів. Найбільші втрати енергії електрона відповідають збудженню -моди. Дослідження відповідають міжнародним стандартам високого рівня і проводяться як в Україні, так і закордоном. Отримані результати дозволяють глибше зрозуміти елементарні фізичні механізми, що лежать в основі взаємодії потоків заряджених частинок з електродинамічними структурами, що працюють в багатомодовому режимі.

Акад. НАН України В.М. Яковенко, Ю.О. Аверков, Ю.В. Прокопенко

Виконано теоретичні дослідження ефекту нелінійної стабілізації нестійкості трубчастого електронного пучка при його транспортуванні вздовж поверхні твердотільного циліндра. Передбачалося, що пучок є нерелятивістський та в радіальному напрямку є нескінченно тонкий і рухається уздовж поверхні циліндра паралельно силовим лініям зовнішнього постійного магнітного поля, яке перешкоджає поперечний рух електронів пучка. Методом амплітуд і фаз, що повільно змінюються в часі, досліджено механізм нелінійної стабілізації азимутально-симетричних електромагнітних хвиль E-типу з різними значеннями радіальних модових індексів. Фізичною причиною збудження таких хвиль є резонанс Вавилова–Черенкова, а в основі механізму нелінійної стабілізації лежить ефект захоплення частинок пучка полем хвилі, що збуджується. Показано, що зі збільшенням радіального модового індексу хвилі, що збуджується, час насичення нестійкості, максимальні значення та “період” осциляцій амплітуд на нелінійній стадії насичення нестійкості зменшуються. Показано, що на нелінійній стадії нестійкості хвилі, що збуджуються пучком, мають еліптичну поляризацію.     

Подібні дослідження відповідають міжнародним стандартам високого рівня і проводяться як в Україні (ННЦ “ХФТІ”), так і закордоном. Отримані результати розширюють наші уявлення про фізичні механізми генерування електромагнітних хвиль в електродинамічних системах, що складають основу мікрохвильових генераторів.

Акад. НАН України В.М. Яковенко, Ю.О. Аверков, Ю.В. Прокопенко

Запропоновано і розвинуто феноменологічну модель лавиноподібного ефекту переходу ВТНП нелінійної лінії передачі в сильно дисипативний стан. Характер поведінки залежностей мікрохвильових втрат, що досліджуються, дозволяє розглядати стрибкоподібні зміни властивостей нелінійної ВТНП-лінії передачі, як «катастрофу» типу «складки». Відповідає міжнародним стандартам високого рівня. Результати роботи дають можливість кількісно описувати виявлений раніше ефект і запропонувати нову методику точного вимірювання фізичних величин в умовах, коли такі вимірювання неможливі.

С.С. Мельник, О.А. Лавринович, М.Т. Черпак

Виявлено незалежність відгуку КДР з плівкою графіна від поляризації хвиль шепочучої галереї при збудженні їх в резонаторі, що протирічить уявленням, які вважалися усталеними. Відповідає міжнародним стандартам високого рівня Можна сформулювати електродинамічну задачу взаємодії мікрохвильового поля різної поляризації з графіном (або ультратонкою плівкою).

О.А. Баранник, І.О. Проценко, М.Т. Черпак

Розроблено наукові та технологічні основи дослідження та тестування сильно по-глинаючих біологічних рідин на основі кварцових резонаторів з хвилями шепочучої галереї. Відповідає міжнародним стандартам високого рівня. Має наукове значення для дослідження біологічих рідин з малою молярною вагою і практичне значення для застосування у медичній практиці.

О.І. Губін

Розглянута можливість визначення відсоткового вмісту повітря в газо- повітряній суміші за обчисленням різниці між поляризованістями повітря й газу. Експериментально підтверджена наявність істотної різниці між поляризованостями повітря і газу, що і забезпечує можливість визначення відсоткового вмісту повітря в газо – повітряній суміші. Отримані теоретично і підтверджені експериментально залежності діелектричної проникності газо – повітряної суміші від тиску і відсоткового вмісту повітря. Пропонований підхід може використовуватися для створення приладів, що забезпечують оперативний і безперервний контроль компонентного складу газових сумішей в магістральних газогонах. Розроблено макет для вивчення характеристик газових сумішей. Неповні аналоги є в Україні та за кордоном. Наукова та практична значимість – можливість використання запропонованого підходу для створення газоаналізаторів для використання їх в магістральних газогонах.

О.В. Кривенко

Проаналізована необхідність врахування недіагональних елементів матриці стану квантового нейронного ланцюга для опису еволюції його заплутаного стану і можливість пакування цієї інформації для прискорення роботи ланцюга. Побудована аналітична модель, що ілюструє ефективність роботи квантового нейронного ланцюга у порівнянні з класичним. Показано, що врахування можливості комбінування образів для отримання варіантів розв’язку задач дозволить імітувати творчу поведінку нейронним ланцюгом. Рівень дослідження відповідає міжнародним стандартам високого рівня. Дослідження мають велике як наукове значення, оскільки дозволяють аналізувати квантові системи як за наявності декогеренції, так і при негамільтонових перетвореннях, що відбуваються при вимірюваннях, а тако практичне значення, оскільки можуть якісно підвищити ефективність роботи нейронних мереж.

З.О. Майзелис

РОЗРОБКА ТА ВПРОВАДЖЕННЯ НОВИХ МЕТОДІВ ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ РАДІОФІЗИКИ; ТЕОРЕТИЧНЕ ТА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ТРАНСФОРМАЦІЇ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ПОЛІВ ГІГА-, ТЕРАГЕРЦЕВОГО ТА ОПТИЧНОГО ДІАПАЗОНІВ В ОБ’ЄКТАХ І СЕРЕДОВИЩАХ АНТРОПОГЕННОГО ТА ПРИРОДНОГО ПОХОДЖЕННЯ; АНАЛІЗ ТА СИНТЕЗ НОВИХ ВУЗЛІВ І ПРИСТРОЇВ РЕЗОНАНСНОЇ КВАЗІОПТИКИ, ТВЕРДОТІЛЬНОЇ ЕЛЕКТРОНІКИ, ІМПУЛЬСНОЇ ТА АНТЕННОЇ ТЕХНІКИ; РОЗРОБКА І ТЕСТУВАННЯ НОВИХ ВИМІРЮВАЛЬНИХ СХЕМ РЕФЛЕКТО- І ДІЕЛЕКТРОМЕТРІЇ. ШИФР «БУКСИР-5»

Створено програму для проведення чисельного експерименту з ВТНП нелінійною лінією передачі і проведено зазначений експеримент, який добре узгоджується з реальним експериментом з виявленим новим ефектом в мікрохвильовій нелінійній лінії передачі з постійним струмом. Відповідає міжнародним стандартам високого рівня. Програма і попередні результати експерименту показують можливість використання методологічного і математичного апарату теорії «катастроф» для передбачення нових результатів дослідження нелінійної лінії передачі.

С. І. Мельник

Продовжено розробку методів визначення діелектричної проникності діелектриків з використанням хвилеводно-діелектричних та хвилеводно-коаксіальних резонаторів. Разом з співробітниками  відділу № 33 проведено вимірювання діелектричної проникності пористих матеріалів на частоті 890 ГГц і 10 12 ГГц. Певною мірою відповідає національним  стандартам високого рівня). Діелектрична проникність пористих матеріалів таких, як тефлон, має важливе значення для створення антенних систем у відповідних частотних діапазонах.

І.Г. Скуратовський, О.І. Хазов, Г.С. Шахова

Було продовжено дослідження надтонких (у відношенні до робочої довжини хвилі) планарних діелектричних резонаторів, що збуджуються на модах шепочучої галереї, в міліметровому діапазоні довжин хвиль. Було досліджено спектральні характеристики планарних резонаторів у вигляді сапфірового диску висотою 0,7 мм та діаметром 40 мм, розташованого між двома провідними дзеркалами. Встановлено, що спектральні характеристики такого резонатора у вигляді модового набору та резонансних частот визначаються щільністю прилягання металевих дзеркал до плоских поверхонь діелектричного диску. При створенні повітряного зазору між металевими дзеркалами та плоскими основами діелектричного диску спостерігається перехід від радіальних мод вищого порядку l=5: 6: 7 до нижчих радіальних мод з l=1: 2: 3. Таке перетворення спектру надтонкого планарного діелектричного резонатора супроводжується суттєвим зсувом його власних частот. Його причиною є зсув резонансного поля з діелектричного матеріалу резонатора в повітряний зазор. Завдяки цьому власні втрати надтонкого планарного діелектричного резонатора зменшуються, а його власна добротність підвищується. Встановлено, що при збільшенні висоти повітряного зазору від 0 до 0,6 мм власна добротність резонатора збільшується більш ніж у три рази. Таким чином, отримані результати експериментальних досліджень вказують на перспективність подальшого використання надтонких планарних діелектричних резонаторів в пристроях з широкою смугою перестроювання частоти. Окрім того, малі розміри (висота) досліджуваного резонатора дозволяє в подальшому його використання в інтегрованих ланцюгах техніки міліметрових хвиль. Наукова та практична значимість – можливість створення фільтрів міліметрового діапазону довжин хвиль з широкою смугою перестроювання частоти. За науковою новизною аналогів щодо проведених досліджень та отриманих результатів в Україні та за кордоном не існує.

О.Є. Когут, Р.С. Доля, С.О. Носатюк.

Побудовано розрахункову модель для чисельного дослідження спектральних властивостей об’ємного багато періодичного магнітофотонного кристалу (БПМФК) в діапазоні частот 22-40 ГГц. Досліджувана структура складалась з трьох періодів, кожен з яких складався з діелектричного фотонного кристалу обмеженого шаром фериту. Було показано, що на перетині заборонених зон структур з великим і малим періодами виникає декілька вузьких піків пропускання. На основі одержаних результатів проведено пілотне експериментальне дослідження БПМФК. Ведеться модернізація розрахункової моделі. Результати досліджень можуть бути використані при створенні вузькосмугових фільтрів декількох частот. Отримані результати не мають аналогів в Україні та відповідають світовим стандартам високого рівня.

Г.О. Харченко

МІКРОХВИЛЬОВА ПРОВІДНІСТЬ ПНІКТИДІВ ТА ХАЛЬКОГЕНІДІВ НА ОСНОВІ ЗАЛІЗА В НАДПРОВІДНОМУ ТА НОРМАЛЬНОМУ СТАНАХ. ШИФР «БАМБУК-1»

Проведено теоретичний аналіз особливостей поверхневого імпедансу незвичайних надпровідників при температурі Т³Тс та експериментальне дослідження імпедансу і комплексної провідності надпровідників BaFeCoAs і (LiFe)OHFeSe. Відповідає міжнародним стандартам високого рівня. Вперше проведено мікрохвильові імпедансні вимірювання нового надпровідника (LiFe)OHFeSe і отримано температурні залежності комплексної провідності. Виявлено особливість, яку можно (це попередній висновок) пов’язати з магнітною компонентою у складі надпровідника.

О.А. Баранник, М.Т. Черпак

НАУКОВО-ТЕХНІЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА СПІЛЬНА РОЗРОБКА КОНСТРУКЦІЇ ПРИСТРОЮ ДЛЯ ВИМІРЮВАННЯ КОМПЛЕКСНОЇ ДІЕЛЕКТРИЧНОЇ ПРОНИКНОСТІ ТВЕРДИХ МАТЕРІАЛІВ З МАЛИМИ ВТРАТАМИ (ПРИСТРІЙ «CPLX») (ШИФР «ВОСТОК LX»)Робота виконується за Контрактом №WHTM18UK0620 між Інститутом радіофізики та електроніки ім.. О.Я.Усикова НАН України (Харків, Україна) та Ухуйською компанією з обмеженою відповідальністю по імпорту та експорту культурних і спортивних виробів «Тьян Мін» (Уху, КНР).В рамках виконання робіт за Контрактом було проведено чисельне дослідження та компьютерне моделювання можливості використання циліндричних резонаторів закритого типу L (1-2 ГГц) та Х (7-12 ГГц) діапазонів для визначення комплексної діелектричної проникності твердих діелектричних матеріалів з діелектричною константою від 1.7 до 20 і тангенсом кута втрат від 10^-3 до 5х10^-5. Було запропоновано конструкції робочих резонаторів адекватних кожному з діапазонів, обґрунтовано вибір робочої моди та визначені форма та розміри вимірювальних зразків матеріалів. Було виготовлено робочі макети таких пристроїв резонаторного типу та проведено експериментальні дослідження. останні показали добру відповідність експериментальних результатів до результатів, отриманих обчислювальним шляхом, та їх високу роздільну здатність до вирішення задач діелектрометрії матеріалів з широким спектром змінення відносної діелектричної проникності та малими втратами енергії НВЧ поля. Протягом звітного періоду успішно виконано два етапи робіт за Контрактом. Наукова та практична значимість – можливість експериментального визначення комплексної діелектричної проникності матеріалів з малими втратами та широким спектром змінення відносної діелектричної проникності в L- та Х-діапазонах. За науковою новизною аналогів щодо проведених досліджень та отриманих результатів в Україні та за кордоном не існує.

О.Є. Когут, Р.С. Доля.

НАУКОВИЙ ПРОЕКТ «ІНТЕЛЕКТУАЛЬНІ СЕНСОРИ СИСТЕМ ВОДОПОСТАЧАННЯ МАЙБУТНЬОГО НА ОСНОВІ НОВІТНІХ ТЕХНОЛОГІЙ» (ШИФР «СЕНСОР») КОМПЛЕКСНОЇ НАУКОВО-ТЕХНІЧНОЇ ПРОГРАМИ НАН УКРАЇНИ “СЕНСОРНІ ПРИЛАДИ ДЛЯ МЕДИКО-ЕКОЛОГІЧНИХ ТА ПРОМИСЛОВО-ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПОТРЕБ: МЕТРОЛОГІЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ТА ДОСЛІДНА ЕКСПЛУАТАЦІЯ»

В ході виконання другого етапу проекту, було розроблено конструкції експериментальних зразків сенсорів якості води з використанням оптичних випромінювачів різних діапазонів. Проведено попередні дослідження в лабораторних умовах ступеню забрудненості джерел водопостачання з їх використанням. Для збору даних про результати вимірювань керуючим персональним комп’ютером було застосовано бездротову лінію зв’язку з використанням специфікації «Bluetooth». Задля моніторингу та збору даних з сенсорів було розроблено комп’ютерну програму, яка дозволяє запускати циклічні вимірювання з встановленим періодом, записувати протокол вимірювань та дані вимірювань. Аналогів в Україні та за кордоном немає. Наукова та практична значимість – одержані результати створюють засади для модернізації систем водопостачання для майбутнього сталого розвитку суспільства.

О.В.Кривенко

НАУКОВО-ТЕХНІЧНИЙ ПРОЕКТ ВІДПОВІДНО ДО РОЗПОРЯДЖЕННЯ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ ВІД 07.03.2019 №157 «ПРО ЗАТВЕРДЖЕННЯ ПЕРЕЛІКУ НАУКОВО-ТЕХНІЧНИХ ПРОЕКТІВ УСТАНОВ НАН УКРАЇНИ, ЯКІ БУДУТЬ РЕАЛІЗОВУВАТИСЯ У 2019 РОЦІ» – «СПЕЦІАЛІЗОВАНА МЕТЕОСТАНЦІЯ ДЛЯ РОЗШИРЕННЯ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ МОЖЛИВОСТЕЙ ПРИЙМАЧІВГНСС» (ШИФР «СПЕЦМЕТЕО»)

Зроблено аналітичний огляд іоносферних і тропосферних моделей, що використовуються в багатосистемному одночастотному навігаційному приймачі сигналів СН-5206 (GPS/ГЛОНАСС/Galileo/SBAS L1); створено експериментальний макет спеціалізованої метеостанції, що поєднує в собі специфічний набір параметрів: спосіб отримання інформації про результати вимірювання у вигляді потоку цифрових даних, широкий діапазон робочих температур, висока точність і швидкість вимірювань, мінімальна вага і габарити, низьке енергоспоживання і порівняно невисока вартість готового виробу. Аналогів в Україні немає. Наукова та практична значимість – створений експериментальний зразок портативної метеостанції з можливістю вводу інформації в персональний комп’ютер та стиковкою з приймачем системи (GPS, ГЛОНАСС) дозволить підвищити точності визначення координат ГНСС приймачами при одночасному отриманні даних про погодні умови.

О.В. Кривенко.

ДОГОВІР №26-04/12-2019 ВІД 01.07.2019 «КЕРУВАННЯ СПЕКТРОМ ЗА ДОПОМОГОЮ ПЛАНАРНОГО МЕТАМАТЕРІАЛУ З ПЕРІОДИЧНО НЕОДНОРІДНИМ СУБСТРАТОМ» («СУБСТРАТ». РОЗПОРЯДЖЕННЯ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ ВІД 26.06.2019 № 385 «ПРО РЕЗУЛЬТАТИ КОНКУРСУ ПРОЕКТІВ НАУКОВО-ДОСЛІДНИХ РОБІТ МОЛОДИХ УЧЕНИХ НАН УКРАЇНИ У 2019 Р.»

Чисельно досліджено спектральні властивості планарного двоперіодичного фотонного кристалу в діапазоні частот 15–45 ГГц. Досліджувана структура плоского подвійно періодичного фотонного кристала (ПППФК), що складається з двох плоских фотонних кристалів з великим та малим періодами. Одинична комірка ПППФК складається з послідовно з’єднаних вузьких і широких сегментів лінії мікропередачі. Було показано, що в діапазоні перетину частот заборонених зон періодичних структур з малим і великим періодами може з’являтися сімейство вузьких піків коефіцієнта пропускання. Дослідження спрямовані на створення вузькосмугових планарних фільтрів одночасно для декількох частот. Результати відповідають рівню провідних світових та українських науково-дослідних лабораторій.Г.О. Харченко

ДОСЛІДЖЕННЯ ВЗАЄМОДІЇ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ТА ЗВУКОВИХ ХВИЛЬ, А ТАКОЖ ЗАРЯДЖЕНИХ ЧАСТИНОК З ПРИРОДНИМИ НАНОСТРУКТУРАМИ ТА МЕТАМАТЕРІАЛАМИ (ШИФР «КЕНТАВР-6»). КПКВК 6541030

Вивчено взаємодію нерелятивістського трубчастого потоку заряджених частинок з немагнітним анізотропним диспергуючим середовищем циліндричної конфігурації. Виконана систематизація всіх можливих типів власних хвилевідних і поверхневих електромагнітних мод в твердотільному анізотропному хвилеводі. Резонансний характер частотних залежностей діелектричної проникності циліндра призводить до появи ділянок дисперсійних кривих власних об’ємно-поверхневих хвиль E-типу з негативною груповою швидкістю. Виявлена абсолютна нестійкість об’ємно-поверхневих хвиль, що обумовлена особливостями властивостей анізотропного циліндра. Аналогів в Україні та за кордоном немає. Наукова та практична значимість – виявлення абсолютної нестійкості хвиль шепочучої галереї Е-типу твердотільному анізотропному хвилеводі та можливість використання таких систем в якості уповільнюють структур в генераторах випромінювання мм і субмм електромагнітних хвиль.

Акад. НАН України В.М. Яковенко, Ю.О. Аверков, Ю.В. Прокопенко

Досліджено електродинамічні характеристики надтонких планарних діелектричних резонаторів (ДР), що збуджуються на модах вищих порядків типу шепочучої галереї (ШГ). Такі резонатори являють собою надтонкий діелектричний диск, висота якого значно менша довжини робочої хвилі. Своїми плоскими основами він розташовується між двох металевих дзеркал, які обмежують резонансне поле вздовж аксіальної координати. Вирішено задачу підвищення власної добротності планарних ДР шляхом введення в їх конструкцію двобічного повітряного зазору.  Показано, що завдяки цьому відбувається зсув резонансного полю робочих мод ШГ з діелектричного матеріалу резонатора в повітряний зазор. Це обумовлює зменшення власних втрат енергії резонансного поля в планарному ДР. Наукова та практична значимість – збільшення власної добротності подібних резонаторів більш ніж у 4 рази. За науковою новизною аналогів щодо проведених досліджень та отриманих результатів в Україні та за кордоном не існує.

О.Є. Когут, Р.С. Доля, С.О. Носатюк.

Для оцінки кількості вологи в ядрах горіхів було запропоновано та випробувано хвилеводний метод дослідження. Оцінка ступеню вологості в ядрах волоських горіхів здійснювалась за показниками послаблення амплітуди сигналу та зсуву фази хвилі, що пройшла крізь горіх. Запропонована методика досліджень була успішно використана в 3-см діапазоні довжин хвиль. Також було зазначено, що наявність резонансу в АЧХ сигналу, що пройшов крізь горіх, є відмінною рисою пустотілих горіхів. Роздільна здатність запропонованого методу дозволяє визначити розпізнавальних ознак горіхів, що відрізняються не тільки ступенем вологості, але й процентним вмістом жирних олій. З ростом частоти спостерігається збільшення послаблення сигналу, що пройшов крізь волоський горіх. Практична значимість – можливість оцінки якості продуктів харчування.
За науковою новизною аналогів щодо проведених досліджень та отриманих результатів в Україні та за кордоном не існує.

О.Є. Когут, Р.С. Доля, С.О. Носатюк.

Проведено експериментальне та чисельне електродинамічне моделювання властивостей зіставного квазіоптичного резонатору(багатошарового). Вивчено розподіл електромагнітного поля і характеристик для з’ясування можливості використання такого резонатору як комірки діелектрометра для вимірювань діелектричних властивостей слабо поглинаючих речовин. Неповні аналоги є в Україні та за кордоном. Наукова та практична значимість – можливість використання вимірювальної комірки з декількох резонаторів в якості діелектрометра з чутливістю всього лише в два рази меншою від максимально можливої для відкритих резонаторів.

О.В. Кривенко

Досліджено квантовий алгоритм розпізнавання образів за допомогою моделювання системи образів багатокубітною системою. Цей метод не лише дозволяє оперувати з масивами даних, що накопичуються, але і відсіювати дані. Квантова заплутанність образів дозволяє моделювати взаємозв’язок між ними та асоціативні ряди. Визначну роль у алгоритмі відіграє процедура квантового вимірювання образів. При цьому наряду з жорстким і слабким вимірюванням моделюється проміжний випадок. Аналогів в Україні та за кордоном немає. Наукова та практична значимість – розвинення алгоритмів квантових комп’ютерів, дослідження динаміки багатокубітних систем при квантових вимірюваннях.

З.О. Майзеліс

На основі експериментального дослідження дано обґрунтування запропонованої версії про природу раніше виявленої авторами особливості в температурній залежності мікрохвильових втрат в резонаторі з надпровідною плівкою. Наукова та практична значимість – розвиток знань про природу взаємодії мікрохвильового поля з надпровідною плівкою в резонаторі.

О.А. Баранник, М.В. Вовнюк, М.Т. Черпак

Експериментально виявлено ефект впливу плівок графена на мікрохвильовий відгук квазіоптичного діелектричного резонатора (КДР).–. Наукова та практична значимість – розвиток методу безконтактного дослідження властивостей графена та ультратонких плівок провідників у діапазоні мм хвиль.

О.А. Баранник, О.І. Губін, І.О. Проценко, М.Т. Черпак

Показано переваги кварцових КДР у  діелектрометрії сильнопоглинаючих рідин у мм та субмм діапазонах хвиль.. Наукова та практична значимість –  розвиток діелектрометрії силньнопоглинаючих рідин на основі КДР.

О.А. Баранник, О.І. Губін, О.А. Лавринович, І.О. Проценко, М.Т. Черпак

Експериментально виявлено підсилення впливу магнітного поля на лавиноподібний S-N перехід та пониження температури, при якій цей перехід відбувається, що може бути пов’язано з впливом теплових ефектів на лінію передачі. Наукова та практична значимість – розвиток фізики нелінійних явищ в ВТНП та мікрохвильових приладах на їх основі.

О.А. Лавринович, О.І. Губін

Визначено шляхи зменшення впливу нестійкого контакту резонансного короткозамикаючого поршня зі стінками позамежного хвилеводу на добротність хвилеводно-діелектричних та хвилеводно-коаксіальних  резонаторів. Наукова та практична значимість –  розробка  резонаторних структур для для створення напівпровідникових генераторів з перестроюванню частотою. Аналоги в Україні та/або за кордоном є, але окремі задачі та проблеми, що вирішувалися в рамках НДР, та отримані при цьому результати є оригінальними.

Р.І. Білоус, І.Г. Скуратовський, О.І. Хазов, Г.С. Шахова

Експериментально та чисельно досліджено поверхневий стан у спектрах мікрохвильової передачі періодичних мікрополоскових ліній. Показано, що частоти поверхневих станів можуть бути зміщені всередині забороненої зони шляхом зміни розмірів кінцевих елементів. Для певних значень геометричних параметрів граничних елементів, піки поверхневих станів розділені на симетричні та антисиметричні, для яких електромагнітне поле осцилює на кінцевих елементах мікрополоскової структури в фазі чи в протифазі. Аналогів в Україні та за кордоном немає. Наукова та практична значимість – дослідження спрямовані на пошук нових способів збудження поверхневих станів в планарних метаматеріалах і можуть бути використані для розробки планарних високочастотних фільтрів з наперед заданими параметрами.

Г.О. Харченко

РОЗРОБКА ТА ВПРОВАДЖЕННЯ НОВИХ МЕТОДІВ ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ РАДІОФІЗИКИ; ТЕОРЕТИЧНЕ ТА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ТРАНСФОРМАЦІЇ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ПОЛІВ ГІГА-, ТЕРАГЕРЦЕВОГО ТА ОПТИЧНОГО ДІАПАЗОНІВ В ОБ’ЄКТАХ І СЕРЕДОВИЩАХ АНТРОПОГЕННОГО ТА ПРИРОДНОГО ПОХОДЖЕННЯ; АНАЛІЗ ТА СИНТЕЗ НОВИХ ВУЗЛІВ І ПРИСТРОЇВ РЕЗОНАНСНОЇ КВАЗІОПТИКИ, ТВЕРДОТІЛЬНОЇ ЕЛЕКТРОНІКИ, ІМПУЛЬСНОЇ ТА АНТЕННОЇ ТЕХНІКИ; РОЗРОБКА І ТЕСТУВАННЯ НОВИХ ВИМІРЮВАЛЬНИХ СХЕМ РЕФЛЕКТО- І ДІЕЛЕКТРОМЕТРІЇ (ШИФР «БУКСИР-5»). КПКВ 6541030

Виконано теоретичне дослідження ефекту нелінійної стабілізації нестійкості нескінченно тонкого трубчастого електронного пучка при його транспортуванні уздовж поверхні твердотільного плазмового циліндра. Виявлено закономірність часу насичення нестійкості і максимальної амплітуди хвилі від радіуса плазмового циліндра. Встановлено, що нелінійна стадія нестійкості починається раніше в електродинамічній системі з меншим радіусом плазмового циліндра. При цьому в такій системі максимальна величина повільної амплітуди має більше значення. Подібні дослідження проводяться як в Україні (ННЦ “ХФТІ”), так і закордоном. Отримані результати розширюють наші уявлення про фізичні властивості систем з плазмоподібними середовищами і систематизують знання про механізми збудження потенціальних поверхневих хвиль в електродинамічних системах, що складають основу мікрохвильових генераторів.

Акад. НАН України В.М. Яковенко, Ю.О. Аверков, Ю.В. Прокопенко

На основі проведених досліджень за звітній період було створено напівпровідниковий малогабаритний суматор потужностей в безперервному режимі генерації. Для досягнення цього ефекту було вирішено задачу фазової та частотної синхронізації коливань від двох твердотільних діодів шляхом використання планарного ДР. Резонансне поле, яке формується в такому резонаторі робочими модами ШГ, характеризується високою щільністю, що забезпечує його високо ефективний зв’язок з генеруючими елементами. За результатами досліджень був досягнений ефект складання потужностей випромінювання двох діодів Гана с коефіцієнтом 0.87. Загальна потужність суматора складала близько 150 мВт на частоті 29,25 Ггц. Впродовж досліджень було помічено підвищення стабілізації частоти випромінювання в режимі складання потужностей двох діодів. Наукова та практична значимість – можливість створення потужних, компактних твердотільних джерел випромінювання міліметрового діапазону довжин хвиль для використання в електронних приладах. За науковою новизною аналогів щодо проведених досліджень та отриманих результатів в Україні та за кордоном не існує.

О.Є. Когут, Р.С. Доля, С.О. Носатюк

За допомогою вимірювального комплексу субмм діапазону, реалізованого на базі газового лазера, досліджені різні матеріали. Розроблено методи дослідження поверхонь, тонких шарів і конденсованих середовищ, за допомогою перебудованого джерела монохроматичного терагерцового випромінювання в режимах порушеного повного внутрішнього відображення і генерації поверхневих квант-поляритонів, а також реалізовано ці методи з використанням потужного терагерцового випромінювання лазера на вільних електронах. Неповні аналоги є в Україні та за кордоном. Наукова та практична значимість –  Запропонована методика може використовуватися при визначенні діелектричних характеристик матеріалів.

О.В. Кривенко

Досліджено проходження гаусових пучків крізь шаруватий надпровідник. Показано, що подібно до ізотропних лінійних оптичних систем для анізотропного шаруватого надпровідника можна також ввести трансфер-матриці перетворення діаметра та кривизни фронта пучка. За їх допомогою вивчено перетворення розподілу інтенсивності у пучку як у випадку шарів, перпендикулярних, так і паралельних напрямку розповсюдження пучка. Така геометрія системи більш придатна для експериментального дослідження і дозволяє моделювати проходження реальних терагерцевих пучків крізь пластини шаруватого надпровідника. Україні та за кордоном немає. Наукова та практична значимість – поява можливості моделювати проходження реальних терагерцевих пучків крізь пластини шаруватого надпровідника.  

З.О. Майзеліс

Вироблено рекомендації до створення експериментального макету стабільного генератора у діапазоні 46-53 ГГц на основі комерційного елемента – контрольованого напругою осцилятора зі зворотнім зв’язком на поділеній частоті та помножувача частоти.

О.І. Губін, О.А. Лавринович 

Визначено радіаційні втрати дискового квазіоптичного діелектричного резонатора з радіальною щілиною з торцевими провідними стінками та без них.

О.А. Баранник, І.О. Проценко, М.Т.Черпак

Отримано рекомендації по запобіганню впливу міжтипової взаємодії ТЕМ- і Н- коливань у резонансному короткозамикаючому поршні, який перестроює хвилеводно-діелектричний або хвилеводно-коаксіальний резонатор, на його добротність та частоту. Аналоги в Україні та/або за кордоном є, але окремі задачі та проблеми, що вирішувалися в рамках НДР, та отримані при цьому результати є оригінальними. Наукова та практична значимість – Розвиток вимірювальної мікрохвильової техніки для дослідження конденсованих середовищ.

Р.І. Білоус, І.Г. Скуратовський, О.І. Хазов, Г.С. Шахова

Досліджено поширення електромагнітної хвилі ГГц діапазону крізь одномірний фотонний кристал з надпровідними включеннями. Чисельно показано, що за допомогою таких включень можна ефективно керувати спектром поширення електромагнітної хвилі в фотонному кристалі, використовуючи здатність метаматеріалу концентрувати електромагнітну енергію в околиці фотонного кристалу та над провідниковою границею. окрестности фотонного кристала и сверхпроводящей границі. Аналогів в Україні та за кордоном немає. Наукова та практична значимість – можливості впровадження в технології створення вузькосмугового напровідникового фільтру.

Г.О. Харченко

НАУКОВИЙ ПРОЕКТ «ІНТЕЛЕКТУАЛЬНІ СЕНСОРИ СИСТЕМ ВОДОПОСТАЧАННЯ МАЙБУТНЬОГО НА ОСНОВІ НОВІТНІХ ТЕХНОЛОГІЙ» (ШИФР «СЕНСОР») КОМПЛЕКСНОЇ НАУКОВО-ТЕХНІЧНОЇ ПРОГРАМИ НАН УКРАЇНИ «СЕНСОРНІ ПРИЛАДИ ДЛЯ МЕДИКО-ЕКОЛОГІЧНИХ ТА ПРОМИСЛОВО-ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПОТРЕБ: МЕТРОЛОГІЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ТА ДОСЛІДНА ЕКСПЛУАТАЦІЯ»

В процесі виконання першого етапу проекту була розроблена концепція раціоналізації водопостачання на основі смарт-грід. Запропоновано для управління системами водопостачання використовувати математику нечітких множин, прораховані економічні переваги використання запропонованої моделі. За результатами лабораторних експериментів була розпочата розробка конструкції експериментальних зразків сенсорів якості води для використання в натурних умовах та системи бездротового зв’язку сенсорів з управляючим РС. Аналогів в Україні та за кордоном немає. Наукова та практична значимість – одержані результати створюють засади для модернізації систем водопостачання для майбутнього сталого розвитку суспільства.

О.В. Кривенко

ДОСЛІДЖЕННЯ ВЗАЄМОДІЇ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ТА ЗВУКОВИХ ХВИЛЬ, А ТАКОЖ ЗАРЯДЖЕНИХ ЧАСТИНОК З ПРИРОДНИМИ НАНОСТРУКТУРАМИ ТА МЕТАМАТЕРІАЛАМИ (ШИФР «КЕНТАВР-6»). КПКВК 6541030

Теоретично вивчена лінійна стадія нестійкості нерелятивістського трубчастого електронного пучка, що рухається у вакуумі над поверхнею діелектричного циліндра. Отримано дисперсійне рівняння пов’язаних хвиль діелектричного циліндра та трубчатого електронного пучка та знайдено інкременти нестійкості. Проведено числовий аналіз дисперсійного рівняння пов’язаних хвиль циліндра та хвиль заряджених часток пучка та виразу для інкрементів нестійкості. Побудовано розподіли поздовжньої компоненти електричного поля в системі циліндр-пучок, що відповідають малим околам областей взаємодії хвиль. Показано, що найбільш ефективно збуджуються пов’язані хвилі, що відповідають власним модам Е-типу діелектричного циліндра з великими азимутальними індексами при малій прицільної віддалі між електронним пучком та поверхнею циліндра.

Акад. НАН України В.М. Яковенко, Ю.О. Аверков, Ю.В. Прокопенко

Вивчено взаємодію нерелятивістського трубчатого потоку заряджених частинок з диспергуючим середовищем циліндричної конфігурації. Знайдено дисперсійні рівняння для власного спектра хвиль середовища і спектра електромагнітних хвиль, що збуджується пучком. Виявлено можливість виникнення абсолютної нестійкості об’ємно-поверхневих хвиль, що обумовлена особливостями спектра власних електромагнітних хвиль, які притаманні лівостороннім середовищам. Показано, що резонансний характер частотної залежності магнітної проникності лівостороннього середовища призводить до появи ділянок дисперсійних кривих з негативною груповою швидкістю. Показано, що найбільший інкремент нестійкості має симетрична об’ємно-поверхнева мода електричного типу з двома варіаціями поля вздовж радіусу. Встановлено, що збуджувальні пучком пов’язані об’ємно-поверхневі -моди з великими значеннями радіальних індексів () представляють собою моди “шепочучої галереї”, для яких .

Отримані результати дозволяють запропонувати лівосторонні середовища в якості сповільнюючих структур в генераторах електромагнітного випромінювання без необхідності забезпечення додаткового зворотного зв’язку подібно до того, як в ЛЗВ. Подібні дослідження проводяться як в Україні (ННЦ “ХФТІ”), так і закордоном. Результати досліджень розширюють і систематизують знання (наші уявлення) про механізми генерування електромагнітних хвиль у електродинамічних системах, які складають основу мікрохвильових генераторів.

Акад. НАН України В.М. Яковенко, Ю.О. Аверков, Ю.В. Прокопенко

Було продовжено комплексні (експериментальні та комп’ютерне моделювання) дослідження планарних діелектричних резонаторів (ДР), що збуджуються на модах вищих порядків типу шепочучої галереї (ШГ). Такі резонатори являють собою надтонкий діелектричний диск, висота якого значно менша довжини робочої хвилі. Своїми плоскими основами він розташовується між двох металевих дзеркал, які обмежують резонансне поле вздовж аксіальної координати.  На основі проведених досліджень було вирішено дві задачі сучасної радіофізики: підвищення добротності надтонких ДР і їх ефективне використання в схемах стабілізації частоти твердотільних джерел електромагнітного випромінювання міліметрового діапазону довжин хвиль.

Встановлено, що завдяки введенню повітряного зазору в конструкцію резонатора, між одним металевим дзеркалом та плоскою основою діелектричного надтонкого диску вдається більш ніж в два рази підвищити власну добротність планарного ДР. Такий ефект досягається за причиною зменшення втрат енергії резонансного поля як в діелектричному матеріалі резонатора, так і на його металевих дзеркалах. Показано, що при зсуві одного металевого дзеркала від плоскої основи діелектричного диску вздовж аксіальної координати резонансне поле частково зміщується в повітряний зазор таким чином, що максимум інтенсивності розміщується не в діелектрику, а в повітрі. При цьому зменшується інтенсивність поля в області металевих дзеркал. 

Використано планарний ДР в схемі стабілізації частоти генератора Гана хвилевідно-коаксіальної конструкції. Встановлено, що завдяки використаній схемі стабілізації частоти вдається значно покращити короткочасну стабільність генерації. Так нестабільність частоти самого генератора Гана становить 3×10^-4, а стабілізованого генератора – 5×10^-6. Крім того, покращується нестабільність частоти, викликана випадковим зміненням напруги живлення діода Гана. Так крутизна електронної перестройки частоти самого генератора Гана дорівнює 7,3 МГц/В, а стабілізованого планарним ДР – 1,6 МГц/В. Показано, що при використанні схеми стабілізації втрати вихідної потужності незначні. Вони не перевищують 18%. Максимальна потужність вихідного сигналу стабілізованого генератора Гана становить більш ніж 50 мВт, що робить його привабливим для використання в малогабаритних радіолокаційних комплексах ближнього огляду.

Отримані результати не мають аналогів ні в Україні, ні за кордоном. Наукова цінність отриманих результатів полягає в тому, що вони значно поширюють існуючі уявлення про можливості ДР з модами ШГ. Показано, що шляхом переходу до планарних структур можливо покращити як їх власні масогабарітні характеристики, так і пристроїв на їх основі.

О.Є. Когут, Р.С. Доля, С.О. Носатюк, Шульга Є.О

Розв’язана задача підвищення добротності хвилеводно-коаксіального резонатора (ХКР) на позамежному хвилеводі. Для цього була запропонована нова конструкція ХКР з резонансним короткозамикаючим (РКЗ) поршнем. Досліджено залежність характеристик власних частот та добротностей ТЕМ коливаннь від положення РКЗ поршня. Показано, що з використанням однієї з різновидів дросельних поршнів (РКЗ) вдалося знизити втрати в зоні контакту поршня зі стінками хвилеводу і досягті підвищення добротності ХКР, а також, показано як уникнути негативного впливу поршня на власні частоти та добротності резонатора, а саме треба вибирати резонансну частоту поршня вище найбільш високої з частот ХКР в діапазоні перестройки. Одержані результати можуть буті покладені в основу створення нових малогабаритних приладів техніки НВЧ з широким діапазоном перебудови резонансної частоти і з високою власною добротністю.

За науковою новизною аналогів щодо проведених досліджень та отриманих результатів в Україні не існує.

Р.І. Білоус, І.Г. Скуратовський, О.І. Хазов, Г.С. Шахова

Вперше створено та експериментально досліджено новий тип квазіоптичного діелектричного резонатора (КДР), а саме мікросмужкового КДР на основі плівки високотемпературного надпровідника.

Оригінальний результат. О.А. Баранник, М.Т. Черпак

Виконано конструювання камери з мікрохвильовим приладом для проведення досліджень надпровідників з кріогенною машиною спільного користування (РІ НАНУ). Виготовлено майже всі вузли та деталі камери, залишилось провести аргонову пайку всієї камери.

Неповні аналоги є в Україні та за кордоном. О.А. Баранник, М.В. Вовнюк.

Шляхом чисельного експерименту визначено радіаційні втрати КДР як сенсорів для вимірювання мікрохвильових властивостей діелектричних рідин та незвичайних надпровідників

Неповні аналоги є в Україні та за кордоном. І.О. Проценко

Отримано значення комплексної проникності низки біологічних рідин, що характеризуються великими втратами і малим об’ємом. Проведено вимірювання у мм та субТГц діапазонах за допомогою квазіоптичного діелектричного резонатора з мікрофлюїдним каналом.

Неповні аналоги у мм діапазоні хвиль є в Україні та за кордоном, вимірювання у субТГц діапазоні за допомогою квазіоптичного діелектричного резонатора з мікрофлюїдним каналом проведено вперше. О.І. Губін, І.О. Проценко

Отримано кількісну характеристику впливу магнітного поля на мікрохвильові нелінійні властивості ВТНП копланарної лінії передачі в умовах сильного сигналу.

Оригінальний результат. О.А. Лавринович.

Досліджено алгоритм побудови моделі штучного інтелекту, що базується на використанні в якості базових елементів квантових дворівневих систем. Такий спосіб моделювання нейронних ланцюгів дозволяє прискорити їх роботу, оскільки дозволяє використання алгоритмів, відомих в теорії квантової інформації. Показано, що на відміну від існуючих моделей, використання змішаних станів дозволяє коректно моделювати відбір інформації у нейронних ланцюгах, а декогеренція грає визначну роль у прискоренні розрахунків. Матриця густини станів має двочасовий характер, тому рівняння її еволюції набувають більш складної форми. Проаналізовані переваги такого підходу до моделювання квантових нейронних ланцюгів і показані перспективи його використання.

З.О. Майзеліс