1. Назва наукової школи: «Фізичне матеріалознавство неоднорідних систем».

2. Науковий керівник школи: чл.-кор. НАН України В.А. Макара.

3. Дата і місце заснування: Школу було започатковано в 50-х рр. при Київському національному університеті імені Тараса Шевченка.

4. Засновник наукової школи: Історично наукова школа «Фізичне матеріалознавство неоднорідних систем» виросла із наукової школи «Фізичне матеріалознавство», яка була сформована ще в 50-х роках минулого століття на базі кафедр фізики металів та загальної фізики (професор С.Д. Герцрікен та професор О.З. Жмудський). В 80- х роках наукова школа «Фізичне матеріалознавство неоднорідних систем» була заснована професором В.А. Макарою.

5. Науковий потенціал (не менше 5 докторів наук, не менше 10 кандидатів наук (штатні працівники університету або сумісники на 01.09.2013 р.).

6. Сучасний стан наукової школи. Популярність наукової школи. Наукові засади школи складають фундаментальні дослідження, спрямовані на встановлення взаємозв’язку між атомною та електронною структурою і фізичними властивостями мікрокристалічних, нанокристалічних та аморфних неоднорідних матеріалів. В останні роки науковцями школи ведуться пошуки нових композиційних матеріалів, які можуть бути рекомендованими для використання в атомній енергетиці, в якості нейтронопоглинаючих елементів регулюючих органів ядерних реакторів. Використання цих матеріалів у конструкціях органів регулювання ядерних реакторів дозволить підвищити термін неперервної роботи реакторів.

Серед великої кількості створюваних наноструктурованих матеріалів особливо слід виділити композиційні матеріали на основі борвмісних сполук і різних форм вуглецю. Розвиток методів синтезу нанорозмірних структурних елементів та їх консолідації у поєднанні з ефективними методами керування їх складом та розмірами дозволили б створити нові типи наноструктур і нанокомпозитів, яким притаманні особливі фізико-хімічні характеристики та унікальне поєднання властивостей. Тому для науковців школи представляє окремий інтерес дослідження можливості реакційного гарячого пресування дибориду титану та залежності структури і властивостей одержаних керамічних матеріалів від умов пресування.

Для нанокомпозитних матеріалів із вуглецем у вигляді термічно розширеного графіту та багатостінних вуглецевих нанотрубок встановлені оптимальні умови змішування з полімерним компонентом та компактування, проаналізовані процеси перколяції та структурної релаксації після дії зовнішніх чинників і запропоновано їх використовувати для виготовлення електровимикачів і тензодатчиків, які здатні працювати в агресивних середовищах.

В сучасній фізиці значна увага приділяється дослідженню матеріалів, що складаються з компонентів нанометрового розміру і проявляють властивості не характерні об’ємному напівпровідниковому кристалу. Нанопористий кремній, що формується під час електрохімічного травлення, можна використовувати як модельний об’єкт для дослідження широкого спектра властивостей наноструктурних матеріалів, а також для вивчення поверхневих процесів та явищ. Тому однією із задач науковців школи є дослідження структурно-хімічних перетворень в ПК та змін фізичних властивостей матеріалу під впливом різноманітних обробок, що дозволяють суттєво змінювати характеристики матеріалу. Комплексні дослідження хімічного складу та ФЛ властивостей ПК представляють значний теоретичний інтерес, тому що дозволяють оцінити роль поверхні в процесах ФЛ ПК. Перспективним напрямком в роботі є також вивчення змін властивостей ПК при контакті з речовинами, що до теперішнього часу не досліджувалися або були вивчені недостатньо.

Також, значний інтерес науковців і технологів привертають металічні системи з композиційною та топологічною невпорядкованістю, зокрема аморфні сплави та композити з нанокристалічною компонентою, а особливе місце у цьому плані займає дослідження фазових перетворень та пов’язаних з ними змін властивостей таких систем. Це стосується як перетворень у багатокомпонентних невпорядкованих системах, так і фазових перетворень у електронній підсистемі, що відбуваються без суттєвої зміни їх атомної будови. Ідеться, зокрема, про магнітні фазові переходи, переходи метал-напівпровідник, ефекти локалізації електронів та зумовлені ними зміни електронно-чутливих параметрів, важливих для практичного використання цих матеріалів як функціональних (насамперед, магнітних та електричних властивостей). Співробітниками наукової школи було виконано комплекс досліджень фізичних властивостей вуглецевих наноматеріалів та композитів на їх основі. Запропоновано методики створення вуглецевих композитних матеріалів на основі полімерних матриць з заданими електрофізичними характеристиками. Побудовано фізичні моделі електропереносу та магнітоопору в таких системах. Експериментально та теоретично досліджено процеси кратної іонізації внутрішніх електронних оболонок атомів при фотопоглинанні та електронному ударі. Представлено теоретичні моделі біляпорогової кратної іонізації атомів фотонами та електронами. З’ясовано механізми фазових перетворень у шаруватих напівпровідниках, що супроводжуються вимкненням довгоперіодичних модульованих структур. Експериментально досліджено процеси перенесення заряду в бар’єрних напівпровідникових структурах в умовах ультразвукового навантаження.

Експериментально та теоретично досліджено процеси фазоутворення в аморфних сплавах. Отримано рівняння, що описують процес гомогенної нуклеації в бінарних і багатокомпонентних системах; запропоновано рівняння для опису процесів фазового розшарування в аморфних сплавах. Експериментально досліджено вплив різних чинників на температурно-часову стабільність аморфних сплавів та запропоновано методи керованого наноструктурування з аморфного стану.

На сьогоднішній день завданням наукового напрямку «Фотоакустичні та фототермічні явища в твердих тілах» є дослідження процесів фотоакустичного та фототермічного енергопертворення в неоднорідних напівпровідникових матеріалах з різною структурою та мірністю, зокрема в напівпровідникових структурах з модифікованими властивостями приповерхневого шару, в поруватих напівпровідниках тощо. Такі дослідження являються важливим, як з фундаментальної точки зору, адже дають ключ до розуміння процесів, які відбуваються при взаємодії різних типів полів (електромагнітних, теплових, пружних), так і з прикладною, оскільки методи на основі фотоакустичного ефекту успішно застосовуються в різних областях сучасного матеріалознавства для безконтактного та неруйнівного дослідження теплофізичних, оптичних та пружних властивостей матеріалів. Співробітники постійно беруть участь в міжнародних конференціях тематикою, яких є теплофізичні явища та фізичне матеріалознавство.

За час існування наукової школи було одержано понад 10 наукових премій державного та міжнародного рівня. (наприклад, за роботи по дифузії та електропереносу у металевих розплавах, що радикально змінили уявлення про їх будову, професор Кузьменко П.П. разом із професором Харьковим Є.Й. в складі авторського колективу, отримали Державну премію України в галузі науки і техніки в 1984 році; в 1987 році за дослідження в галузі напівпровідникових структур Державною премією України в галузі науки і техніки були нагороджені професори Макара В.А. та Новиков М.М.; в 2012 році Державну премію України в галузі науки і техніки отримав професор Захаренко М.І.; в 2004 році Почесну Грамоту Верховної Ради України “За особливі заслуги перед українським народом” отримав професор Макара В.А.; в 2010 році Почесну грамоту Верховної Ради України: За особливі заслуги перед Українським народом одержав професор Рево С. Л.; та ін.).

За участю науковців школи в 2007 – 2013 рр. були організовані та проведені три міжнародні конференції «Сучасні проблеми фізики твердого тіла» -2007 р.; «Сучасні проблеми фізики конденсованого стану» - 2010 р.; «Сучасні проблеми фізики конденсованого стану» - 2012 р. (за участі провідних фахівців Євроспільноти).

7. Місце у світовій науці. Дослідження монокристалічних шаруватих композицій було вперше в Україні започатковане науковою школою в 1962 році. Це підтверджується більше ніж 60 патентами і винаходами в цій галузі. Кожний рік науковці школи публікують 35-40 наукових статей та 25-35 тез доповідей, відповідно беруть участь в роботі вказаної кількості міжнародних та республіканських конференцій. Наукові результати опубліковано у визнаних міжнародних журналах, зокрема, Physical Review B, Applіed Physics Letters, Journal of Applied Physics, Solar Energy Materials and Solar Cells, Reports on Progress in Physics, Physics Reports.

Дослідження, які проводились за науковими напрямками фінансувалися за рахунок, як державних так і міжнародних грантів та програм (наприклад, гранти УНТЦ (Проекти №343 та №3555)).

Щороку виходять із друку 3-6 навчальних посібників, монографій. На базі наукової школи проходять підготовку 6-9 аспірантів та пошукачів.

8. Міжнародні зв‘язки. Налагоджено зв’язки з університетом Ціньхуа (м. Пекін, КНР), наукові зв’язки із Політехнічним інститутом Лозанни (Швейцарія), Інститутом Макса-Планка (Німеччина). Науковці співпрацюють з вченими з Технологічного інституту (м. Ле-Крезо) Бургундського університету (Франція), політехнічним університетом м. Будапешта та інститутом фізики твердого тіла Угорської академії наук. Починаючи з 2005 р. наукова школа співпрацює в рамках спільного науково-дослідницького проекту з кафедрою фізики напівпровідників і наноелектроніки Білоруського державного університету (проф. Макара В.А.). Школа підтримує індивідуальні наукові контакти з рядом провідних науковців світу (наприклад, з доцентом Перовим Н.С.(кафедра магнетизму МДУ імені М.В. Ломоносова), з проф. Пітером Шарфом (Technical University of Ilmenau), з проф. Р. Хасегавою (Metglass Imc, Conway, USA). Двоє науковців прийняті до міжнародного союзу матеріалознавців, ще двоє – до міжнародного союзу кристалографів. На протязі останніх кількох років відбувається плідне співробітництво з Алжирським університетом (University Mentouri-Constantine, Алжир) по вивченню властивостей неоднорідних систем.

Налагоджено зв’язки з університетом Страсбурга (Франція), з Санкт-Петербурзьким державним університетом (Росія), з Інститутом фізики металів УрО РАН, Єкатеринбург (Росія). Дослідження виконуються у міжнародній співпраці із університетами Австрії, Іспанії, Швеції, Японії.

На даний момент за цим напрямком ведеться активна співпраця з такими міжнародними навчальними та науковими закладами, як Ліонський інститут прикладних досліджень (м. Ліон, Франція), Коледж Вільяма і Марії (м. Вільянбург, США), Гомельський державний університет імені Франциска Скорини (м. Гомель, Білорусь) та ін.

Затверджено Вченою радою фізичного факультету «16» вересня 2013 р.

Декан фізичного факультету М. В. Макарець