Ілля Ліфшиць – основоположник фізики реальних кристалів
Цього року є два приводи, щоб згадати добрим словом і вшанувати пам’ять відомого українського вченого, фізика-теоретика академіка АН СРСР і АН УРСР Іллі Михайловича Ліфшиця — це 90-річчя від дня його народження і, на превеликий жаль, уже 25-а річниця з часу, як він пішов із життя. Майже вся його...
Gespeichert in:
| Datum: | 2007 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2007
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/595 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Ілля Ліфшиць – основоположник фізики реальних кристалів / В. Локтєв // Вісн. НАН України. — 2007. — N 11. — С. 55-58. — укp. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-595 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Локтєв, В. 2008-05-05T16:56:40Z 2008-05-05T16:56:40Z 2007 Ілля Ліфшиць – основоположник фізики реальних кристалів / В. Локтєв // Вісн. НАН України. — 2007. — N 11. — С. 55-58. — укp. 0372-6436 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/595 Цього року є два приводи, щоб згадати добрим словом і вшанувати пам’ять відомого українського вченого, фізика-теоретика академіка АН СРСР і АН УРСР Іллі Михайловича Ліфшиця — це 90-річчя від дня його народження і, на превеликий жаль, уже 25-а річниця з часу, як він пішов із життя. Майже вся його біографія пов’язана з Харковом. Тут він народився, навчався у школі, тут розпочалася його наукова діяльність, відбулося зародження і становлення його наукової школи. Випускник Харківського політехнічного інституту (нині Національний технічний університет «ХПІ»), він зробив чільний внесок у розвиток української технічної науки. Ілля Михайлович став фундатором сучасної теорії металів, вивченню якої сьогодні відведені цілі навчальні курси у вищих навчальних закладах. Про всі здобутки цього видатного, талановитого вченого в одній статті написати просто неможливо, тому спробуємо хоча б стисло розповісти про роботи Іллі Михайловича Ліфшиця з теорії евпорядкованих систем або фізики неідеальних кристалів — напряму, який повністю сформувався в Україні. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України №11 Люди науки Ілля Ліфшиць – основоположник фізики реальних кристалів Illya Lifshyts – the founder of real crystal physics Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Ілля Ліфшиць – основоположник фізики реальних кристалів |
| spellingShingle |
Ілля Ліфшиць – основоположник фізики реальних кристалів Локтєв, В. Люди науки |
| title_short |
Ілля Ліфшиць – основоположник фізики реальних кристалів |
| title_full |
Ілля Ліфшиць – основоположник фізики реальних кристалів |
| title_fullStr |
Ілля Ліфшиць – основоположник фізики реальних кристалів |
| title_full_unstemmed |
Ілля Ліфшиць – основоположник фізики реальних кристалів |
| title_sort |
ілля ліфшиць – основоположник фізики реальних кристалів |
| author |
Локтєв, В. |
| author_facet |
Локтєв, В. |
| topic |
Люди науки |
| topic_facet |
Люди науки |
| publishDate |
2007 |
| language |
Ukrainian |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Illya Lifshyts – the founder of real crystal physics |
| description |
Цього року є два приводи, щоб згадати добрим словом і вшанувати пам’ять
відомого українського вченого, фізика-теоретика академіка АН СРСР і АН
УРСР Іллі Михайловича Ліфшиця — це 90-річчя від дня його народження і, на
превеликий жаль, уже 25-а річниця з часу, як він пішов із життя.
Майже вся його біографія пов’язана з Харковом. Тут він народився, навчався у школі, тут розпочалася його наукова діяльність, відбулося зародження і становлення його наукової школи. Випускник Харківського політехнічного інституту (нині Національний технічний університет «ХПІ»), він зробив чільний внесок у розвиток української технічної науки. Ілля Михайлович став фундатором сучасної теорії металів, вивченню якої сьогодні відведені цілі навчальні курси у вищих навчальних закладах. Про всі здобутки цього видатного, талановитого вченого в одній статті
написати просто неможливо, тому спробуємо хоча б стисло розповісти про роботи Іллі Михайловича Ліфшиця з теорії евпорядкованих систем або фізики неідеальних кристалів — напряму, який повністю сформувався в Україні.
|
| issn |
0372-6436 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/595 |
| citation_txt |
Ілля Ліфшиць – основоположник фізики реальних кристалів / В. Локтєв // Вісн. НАН України. — 2007. — N 11. — С. 55-58. — укp. |
| work_keys_str_mv |
AT loktêvv íllâlífšicʹosnovopoložnikfízikirealʹnihkristalív AT loktêvv illyalifshytsthefounderofrealcrystalphysics |
| first_indexed |
2025-11-26T22:34:12Z |
| last_indexed |
2025-11-26T22:34:12Z |
| _version_ |
1850775001813221376 |
| fulltext |
ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2007, № 11 55
Люди науки
ІЛЛЯ ЛІФШИЦЬ — ОСНОВОПОЛОЖНИК
ФІЗИКИ РЕАЛЬНИХ КРИСТАЛІВ
Цього року є два приводи, щоб згадати добрим словом і вшанувати пам’ять
відомого українського вченого, фізика-теоретика академіка АН СРСР і АН
УРСР Іллі Михайловича Ліфшиця — це 90-річчя від дня його народження і, на
превеликий жаль, уже 25-а річниця з часу, як він пішов із життя.
Майже вся його біографія пов’язана з Харковом. Тут він народився, на-
вчався у школі, тут розпочалася його наукова діяльність, відбулося зароджен-
ня і становлення його наукової школи. Випускник Харківського політехнічно-
го інституту (нині Національний технічний університет «ХПІ»), він зробив
чільний внесок у розвиток української технічної науки. Ілля Михайлович став
фундатором сучасної теорії металів, вивченню якої сьогодні відведені цілі на-
вчальні курси у вищих навчальних закладах.
Про всі здобутки цього видатного, талановитого вченого в одній статті
написати просто неможливо, тому спробуємо хоча б стисло розповісти про
роботи Іллі Михайловича Ліфшиця з теорії невпорядкованих систем або фізи-
ки неідеальних кристалів — напряму, який повністю сформувався в Україні.
iлля Михайлович Ліфшиць народився
13 січня 1917 р. у м. Харкові. Він був
надзвичайно обдарованою дитиною. Вже
змалку писав вірші, чудово грав на форте-
піано. Але мистецькі здібності згодом по-
ступилися місцем точним наукам, які дуже
зацікавили юнака. Саме фізика стала най-
улюбленішим предметом Іллі Ліфшиця.
Після закінчення Харківського університе-
ту (1936) та Харківського механіко-ма ши-
но будівного (нині НТУ «ХПІ») у 1938 р.
Ілля Михайлович Ліфшиць вже у 21 рік за-
хистив кандидатську дисертацію, а два
роки потому — став доктором наук.
Новаторські дослідження І.М. Ліфшиця
за початкували кілька всесвітньо визнаних
наукових напрямів. Упродовж 1937—1968 рр.
він працює у Харківському Фізико-тех ніч-
но му інституті АН УРСР (з 1941 — зав. від-
ділу, і одночасно з 1944 — зав. кафедри Хар-
ківського університету). З 1968 р. І.М. Ліф-
шиць працює зав. відділу Інституту фізич-
них проблем АН СРСР, з 1967 р. — професо-
ром Московського університету. В 1967 р.
І.М. Ліфшиця обирають академіком АН
УРСР, а в 1970 — академіком АН СРСР. У
1967 р. його науковий доробок відзначений
Ленінською премією. Він також нагородже-
ний орденом Трудового Червоного Прапора
та медалями.
Вже на початку своєї наукової діяльнос-
ті у 40-х роках минулого століття Ілля Ми-
хайлович надрукував серію наукових праць
з теорії невпорядкованих систем, або фізи-
ки неідеальних кристалів, які фактично ви-
значили шляхи розвитку цього напряму на
56 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2007, № 11
багато років уперед. На жаль, це були часи
воєнного лихоліття, і отримані вченим ре-
зультати залишилися майже невідомими на
Заході (журнальні публікації не переклада-
лися англійською мовою). Пізніше довело-
ся деякі з них «перевідкривати», але це не
завадило визнанню Іллі Михайловича як
одного зі світових лідерів у цій галузі тео-
рії твердого тіла, про що свідчить величез-
на кількість посилань на його праці.
Останню роботу цього циклу І.М. Ліф-
шиць опублікував у 1945 р., а потім до
1964 р. — зацікавився іншими актуальни-
ми проблемами часу і створив кілька нових
напрямів у фізиці невпорядкованих систем.
Так, Ілля Михайлович став фундатором су-
часної теорії металів. Це абсолютно закін-
чена теорія, яка фактично зберігається без
принципово нових підходів уже років 50.
Якщо вона і змінюється, то тільки завдяки
доповненням, які зумовлені об’єктивними
тенденціями розвитку науки в цілому. Тео-
рія, як і більшість наукових розробок І.М.
Ліфшиця, створювалася у Харкові за учас-
тю його учнів — М.Я. Азбеля, М.І. Кагано-
ва, Е.А. Канера, А.М. Косевича, В.Г. Пес-
чанського та ін.
Як відомо, одне з основних понять тео-
рії металів — це квазічастинка. Його визна-
чення фактично належить науковій школі
Іллі Михайловича. Квазічастинки визна-
чають спектри так званих ідеальних крис-
талів, а нічого ідеального в природі не іс-
нує. По суті І.М. Ліфшиць був першим, хто
зацікавився, як квазічастинка поводити-
ме себе у реальному середовищі і які взага-
лі умови її існування в реальному — не іде-
альному — кристалі. Але, починаючи саме
з неідеальних кристалів, Ілля Михайлович
на деякий час відійшов від них, щоб ство-
рити теорію ідеальних, і лише потім — уже
на новому рівні — знову повернувся до по-
будови теорії кристалів з дефектами.
Це сталося у 1964 р., коли Ілля Михай-
лович опублікував велику працю, в якій
висловив свої нові ідеї. Зараз тільки на неї
вже є 916 посилань. У 1982 році він зі свої-
ми учнями Сергієм Гредескулом і Леонідом
Пастуром — обидва з харківського Фізико-
технічного інституту низьких температур
(нині ФТІНТ ім. Б.І. Вєркіна НАН Украї-
ни) — написав ґрунтовну підсумкову моно-
графію, на яку налічується 710 цитувань і
яка відзначена Державною премією Укра-
їни в галузі науки і техніки за 1985 рік.
Отже, загалом тільки на праці І.М. Ліфши-
ця з фізики реальних кристалів зараз налі-
чується понад 2000 цитувань.
Коли Ілля Михайлович на початку 40-х
років минулого століття переконався, що
реальні метали і кристали взагалі є не та-
кими, як ми їх уявляємо, ця галузь фізи-
ки була винятно феноменологічною, тобто
спиралася лише на спостережувані факти,
а не на моделі та доведені твердження. Що
таке кристал? Це середовище, де атоми чіт-
ко впорядковані, а характерною його рисою
є періодичність, тобто всі вузли, зайняті ато-
мами, знаходяться на відстанях, періодич-
них в усіх просторових напрямках. Іншими
словами, у такому середовищі існує так зва-
на трансляційна симетрія, яка показує, що
за умов зсуву кристала на якісь певні відріз-
ки він співпадатиме сам із собою.
Реальні кристали, проте, не такі, тому що
в них немає ідеальної впорядкованості, по-
І.М. Ліфшиць
ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2007, № 11 57
рушення якої відбувається внаслідок поя-
ви різних дефектів: це можуть бути і зай ві
атоми — домішки, і вільні місця — вакансії, і
дислокації, включення — будь-що, що пору-
шує трансляційну симетрію. Довгий час па-
нувала думка, що математично чітко описа-
ти подібні системи неможливо через їхню
складність. Назва реальні кристали ви-
никла тому, що в них будь-які порушення
ґратки — реальні. Це кристали справжніх
металів, напівпровідників, інших функціо-
нальних матеріалів, які отримують за допо-
могою високих технологій і які працюють у
реальних умовах.
Трансляційно-неінваріантне середови-
ще — це наше уявлення про неідеальний
кристалічний простір, у якому ніби немає
підстав для теорії. Але І.М. Ліфшиць по-
чав міркувати: «Припустимо, що ми маємо
майже ідеальний кристал, у якому є лише
один дефект. Тоді, безумовно, можна роз-
глядати це середовище як таке, яким би
воно було у вихідному ідеальному стані, а
сам дефект як певне збурення». При цьому
вчений спирався на те, що теорія збурень і
в математиці, і у квантовій механіці дуже
гарно розвинута, а тому можна сподіватися
на успіх у розрахунках. Таким чином, почи-
наючи з 1942 р. почала широко застосову-
ватися так звана модель Ліфшиця. Сьогодні
це фактично одна з двох широко викорис-
товуваних у фізиці твердого тіла моделей
для опису кристалів з дефектами.
Що вона являє собою? Це кристаліч-
ні структури, в яких у певних вузлах «си-
дять» домішкові атоми (це можуть бути
і вакансії). При цьому І.М. Ліфшиць при-
пускав, що всі дефектні вузли однакові, а
їх розподіл у просторі — випадковий, тоб-
то нормована сума по цих місцях — кон-
центрація, а її можна, в принципі, робити
будь-якою — від 0 до 1. Такі системи, які
«готуються» спеціально, або технологічно-
контрольовано, і описує модель Ліфшиця.
У фізиці реальних кристалів досить попу-
лярною є й інша базова модель — модель
Андерсона, запропонована у 1959 р. амери-
канським фізиком Ф. Андерсоном. На від-
міну від українського вченого він припус-
кав, що не окремі, а кожний вузол крис-
талічної ґратки може бути як дефектний,
причому енергетичний розподіл стосуєть-
ся тільки відхилення від деякого вихідно-
го рівня. В такій ситуації концентрація від-
сутня, а є тільки розподіл за енергіями з
його шириною. Обидві моделі відповіда-
ють різним фізичним ситуаціям і теоретич-
но є досить змістовними. Зокрема, модель
Ліфшиця ефективно працює в напівпровід-
никах, які легуються спеціальними доміш-
ками, щоб мати напівпровідник з високи-
ми фізико-механічними властивостями. Як
правило, вони мають дуже гарні ґратки, і
спеціалісти навчилися «поставляти» в них
атоми — теж однакові, які займають пев-
ні місця. А модель Андерсона працює в си-
туації, коли, наприклад, корпус активного
атомного реактора весь час опромінюється
(продуктами ядерних реакцій), що створює
у матеріалі певний або навіть повний без-
лад. У такій системі, яку навіть кристалом
важко назвати, кожний вузол в якомусь
сенсі стає випадковим, що і припускає ця
модель. Тобто для деяких актуальних задач
більш близькою до реальності є модель Ан-
дерсона, а для інших — модель Ліфшиця.
Що отримав Ілля Михайлович на базі
запропонованої ним моделі? В першу чер-
гу, побудував теорію реальних кристалів з
малою густиною домішок, довівши, що в
спектрі таких кристалів з’являються нові
стани, відсутні в чистому кристалі. І якщо
згадати густину станів, то в ній проявля-
ються вузькі піки — резонанси, які зміню-
ють різні властивості кристала. Наприклад,
при одних енергіях метал може ставати ді-
електриком, а при інших енергіях він може
відновлятися і знову бути металом. Відпо-
відні резонансні, або домішкові, стани чу-
дово спостерігаються, відомі багатьом екс-
58 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2007, № 11
периментаторам і часто визначають найко-
рисніші властивості системи.
І.М. Ліфшиць стояв біля витоків понят-
тя перебудови спектру. Це процес, що від-
бувається зі зміною концентрації дефектів,
коли, наприклад, домішок мало, то новий
рівень, який виникає, може бути локаль-
ним, а хвильові функції (поодинокі дефек-
ти — це квантові об’єкти, що, як і атоми, ха-
рактеризуються хвильовими функціями)
мають свій певний радіус. Коли ж число,
або концентрація, домішок росте, то їхні
стани починають перетинатися. Отже, ви-
являється, що із зростанням концентрації
вихідний локальний домішковий рівень
може перетворитися на домішкову зону ко-
герентних станів. Тобто виявляється, що
для невпорядкованого — трансляційно-
несиметричного — середовища можна за-
писати умову, що відповідає виникненню
дисперсії, або квазічастинкам, енергія яких
характеризується квазіімпульсом. Таким чи-
ном, Ілля Михайлович виявив причини по-
яви міждомішкової взаємодії, що спричи-
няє згадану дисперсію.
Теорія, побудована І.М. Ліфшицем, за-
лишається живою і працездатною. Про це
свідчить такий приклад. Уже послідовни-
ками вченого в рамках його моделі показа-
но: якщо у вас є одна домішка, скажімо, на
один мільйон атомів (тобто концентрація
приблизно 10–6), то інтенсивність її впливу
на властивості кристала дуже слабка. Але
якщо, припустимо, у магнітному криста-
лі рівень домішки наблизити до зони вихід-
ного кристала, то виявляється, що інтенсив-
ність такого впливу, зокрема, домішкового
поглинання, значно зростає і, врешті-решт,
зрівнюється з кристалом. Є один атом на
мільйон інших, але ця сукупність атомів по-
глинає з такою ж інтенсивністю, як і крис-
тал, але все це відбувається на інших — так
званих домішкових — частотах. Такий ефект
підсилення інколи використовують при роз-
робках дуже чутливих сенсорів, що відчува-
ють присутність деяких парамагнітних до-
мішок, коли навіть хімічні методи безсилі.
Навряд чи треба розповідати про те, що
відбувається у теорії високотемпературних
надпровідників (ВТНП), які також повніс-
тю підпадають під модель Ліфшиця, бо їхня
провідність цілком зумовлена допантами
— спеціальними легуючими, а фактично —
домішковими елементами, без яких не тіль-
ки надпровідність, а й провідність систем
ВТНП неможлива. Використання моделі
Лівшиця дає можливість побудувати тео-
рію ВТНП і розрахувати такі їхні фізичні
властивості, які ніколи не були характер-
ними для звичайних надпровідників.
І, насамкінець, неможливо не згадати
про «твердотільний» бум останнього часу.
В 2005 р. створена фактично нова речовина
— графен (як тепер стали називати моно-
шари графіту), що навіть встигла виокре-
митися в самостійний розділ нанофізики.
Графен — абсолютно двовимірний об’єкт і
він існує! Досі вважалося, що двовимірні і
одновимірні структури не можуть бути ста-
більними внаслідок теплових флуктуацій.
Надзвичайно важливою особливістю гра-
фену є те, що квазічастинки у ньому безма-
сові, тобто характеризуються дисперсією,
аналогічною до дисперсії фотонів. І поста-
ло питання: чи можуть локалізуватися такі
частинки в реальному графені з дефекта-
ми? Або чи може графен завдяки домішкам
стати діелектриком? Виявляється, може,
хоча раніше думали навпаки. І це теж ви-
пливає з моделі Лівшиця!
Життя і самовіддана наукова праця ви-
датного фізика-теоретика Іллі Михайловича
Ліфшиця — прекрасний приклад для наслі-
дування. Тому й публікації про нього, переко-
наний, сприятимуть тому, що більше майбут-
ніх науковців зацікавиться фізикою і прагну-
тиме досягти вершин людського пізнання.
В. ЛОКТЄВ,
академік НАН України, академік-секретар
Відділення фізики та астрономії НАН України
|