Направления исследований и научные интересы

1. Влияние беспорядка и примесей на сверхпроводящие свойства материалов

Взаимосвязь между беспорядком и сверхпроводимостью – очень интересное и интригующее явление в физике конденсированного состояния. Хорошо известно, что обычные сверхпроводники с однородным параметром порядка нечувствительны к небольшой концентрации немагнитных примесей. Это свойство известно как теорема Андерсона. В режиме сильного беспорядка происходит разрушение сверхпроводимости и даже переход сверхпроводник – изолятор. Между этими предельными случаями может возникнуть наиболее интересный режим, где беспорядок даже усиливает сверхпроводимость, что наблюдается в некоторых сплавах или гранулированных материалах. Механизмы этого усиления до настоящего времени не совсем ясны и активно исследуются.

2. Магнетизм и сверхпроводимость
Недавние успехи в изучении ферромагнитных сверхпроводников открыли много новых и интересных аспектов физики сверхпроводимости, в частности, касающихся магнитных свойств сверхпроводников. Сосуществование сверхпроводимости и магнетизма в таких материалах в решающей степени зависит от того, как связаны магнитная и сверхпроводящая подсистемы. А именно, наиболее важным является то, какая из двух подсистем является "самой сильной", т.е. какая из двух критических температур наибольшая - температура Кюри магнитного упорядочения T_m или критическая температура сверхпроводимости T_c. Недавние экспериментальные результаты привлекли внимание к исследованию ферромагнитных сверхпроводников, в которых сверхпроводящая подсистема "сильнее". В этом случае появляются не просто обычные ферромагнитные домены с поправками за счет сверхпроводимости, а наблюдаются самоорганизованные структуры, которые не существуют ни в ферромагнитных материалах, ни в сверхпроводящих. Классификация и описание таких структур на настоящий момент отсутствуют и требуют детальных теоретических и экспериментальных исследований.

3. Низкоразмерные сверхпроводящие метаматериалы
Взаимодействие и кластеризация магнитных вихрей в тонких сверхпроводящих пленках представляют собой фундаментальный пример самоорганизации в физике конденсированного состояния. Тонкие пленки, изготовленные из материала первого рода, часто ведут себя как сверхпроводники второго рода из-за влияния магнитных полей рассеяния. Однако существует обширная промежуточная область параметров – интертипный режим, где сверхпроводимость не принадлежит ни к одному из классических типов. Именно в этом режиме конкуренция между дальним отталкиванием и короткодистанционным притяжением между вихрями порождает экзотические состояния вихревой материи, такие как устойчивые цепочки и кластеры. Это явление демонстрирует, как низкоразмерная геометрия позволяет создавать сверхпроводящие метаматериалы с управляемыми коллективными состояниями, перспективные для фундаментальных исследований и применения в электронике.

4. Свойства межтиповых сверхпроводников
Межтиповые сверхпроводники, находящиеся в переходном режиме между типами I и II, характеризуются образованием промежуточного смешанного состояния. В этом состоянии безвихревые домены сосуществуют с экзотическими конфигурациями магнитного потока – вихревыми решётками, цепочками вихрей и кластерами. Ключевой особенностью является взаимодействие между вихрями, которое при определённых условиях становится притягивающим, что и приводит к их спонтанной самоорганизации в упорядоченные суперструктуры. Этот универсальный механизм формирования паттернов, обусловленный близостью к точке Богомольного, подтверждается согласием современных экспериментов и теоретических расчётов.

5. Сверхпроводники с конденсатом, состоящим из многих компонент. 
Сверхпроводники с многокомпонентным конденсатом представляют собой системы, где сверхпроводящее состояние формируется совместно электронами из нескольких различных энергетических зон. Ключевой особенностью таких материалов является не просто наличие нескольких щелей в спектре возбуждений, а сосуществование нескольких конденсатов с различными характеристиками, такими как характерная длина когерентности и энергия связи. Вопреки упрощенным представлениям, даже при вырожденных щелях многозонность кардинально влияет на свойства: интерференция между конденсатами может существенно изменять магнитные свойства, что приводит к возникновению интертипного режима между сверхпроводимостью I и II рода. Более того, межзонное взаимодействие конденсатов способно подавлять разрушительные флуктуации в низкоразмерных подсистемах, что приводит к резкому повышению критической температуры и росту когерентности, особенно вблизи переходов Лифшица. Таким образом, управление взаимодействием между компонентами конденсата открывает пути к созданию высокотемпературных сверхпроводников с уникальными и устойчивыми свойствами.

6. Двухмерные полупроводниковые структуры
Двухмерные полупроводниковые структуры, такие как монослои дихалькогенидов переходных металлов, характеризуются сильными кулоновскими взаимодействиями, приводящими к образованию устойчивых экситонных комплексов (трионы, поляроны). Их электронная структура и динамика эффективно исследуются методами нелинейной оптики, например, генерацией второй гармоники, которая чувствительна к типу экситонных состояний и диэлектрическому окружению. Взаимодействие носителей заряда с фононами вызывает поляронные эффекты, включая перенормировку запрещенной зоны, что значительно влияет на оптические и транспортные свойства этих материалов.

7. Полупроводниковые квантовые точки
Полупроводниковые квантовые точки – это нанокристаллы, проявляющие свойства искусственных атомов благодаря квантовому ограничению носителей заряда, что придает им дискретный энергетический спектр. Эти характеристики делают их перспективной платформой для квантовых технологий, в частности, для создания источников одиночных фотонов и кубитов. Активные исследования сосредоточены на управлении квантовыми состояниями точек с помощью лазерного излучения, генерации запутанных состояний света и реализации неклассических состояний фотонов, таких как состояния Фока. Важным направлением является также разработка элементов квантовой памяти на основе гибридных систем «квантовая точка – оптический резонатор». Одна из интереснейших задач в этой области – подавление дестабилизирующего влияния окружающей среды, например, взаимодействия с фононами, для сохранения когерентности состояний и повышения эффективности устройств.

Методы исследований
 
1. Микроскопические уравнения сверхпроводимости

2. Теория Гинзбурга-Ландау и ее расширения

3. Феноменологическое описание магнитных сверхпроводников

4. Метод функционала плотности

5. Уравнение Бете-Солпитера

6. Динамические уравнения для матрицы плотности

7. Функциональный интеграл по траекториям для динамических задач

8. Метод тензорных произведений для динамических задач

9. Применение обучающихся алгоритмов (машинный интеллект)