Николаев Сергей Викторович

Nikolaev_SV

Должность: доцент

Стаж работы:

общий: 15 лет

по специальности: 15 лет

Контактная информация:

тел.: +7-(391)-206-21-17

e-mail: svinikolaev@sfu-kras.ru

Совместительство: Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН, научный сотрудник лаборатории Физики магнитных явлений, адрес: ул. Академгородок, 50, стр.38, ком.3-57.

Образование:

2006 – к.ф.-м.н., 01.04.07 Физика конденсированного состояния, «Исследование процесса проскальзывания фазы в сверхпроводящей нанопроволоке».

2004 – окончил с отличием Омский государственный университет по специальности «Физика», квалификация «Физик».

Повышение квалификации:

  • «Международная летняя суперкомпьютерная академия МГУ» (36 ч., Сертификат № СА 0732), МГУ, с 23.06.2017 года по 01.07.2017 года
  • «Подготовка к Кембриджским экзаменам — FCE» (240 ч., Удостоверение № 26-1/17-Б327), СФУ, с 19.09.2016 года по 10.06.2017 года
  • «English for Scientists» (144 ч., Удостоверение № 26-1/16-Б351), СФУ, с 15.09.2015 года по 15.05.2016 года
  • «Международная летняя суперкомпьютерная академия МГУ» (100 ч., Сертификат № СА 0462), МГУ, с 22.06.2015 года по 03.07.2015 года
  • «Разработка электронных ресурсов в системе LMS Moodle» и «Система «Антиплагиат» введение в Mind» (40 ч., Сертификат № 26-1/15-Э417), СФУ, с 24.02.2015 года по 29.05.2015 года
  • «Электронные информационные ресурсы для образования» (18 ч., Сертификат № 26-1/15-Э794), СФУ, с 23.11.2015 года по 25.12.2015 года

Преподаваемые дисциплины:

  • Численные методы и математическое моделирование
  • Квантовая механика
  • Численные методы в статистической физике
  • Численные методы в теории сильно коррелированных систем

Руководство (соруководство) аспирантами, магистрантами, бакалаврами:

  • руководство бакалаврами 4-го года обучения (СФУ) – Кальдин Р.А., Моисеенко Д.Д.
  • соруководство аспирантом 4-го года обучения (ИФ СО РАН) – Кузьмин В.И.

Научные интересы:

  • Сильно коррелированные электронные системы
  • Теория высокотемпературной сверхпроводимости
  • Электронные и магнитные свойства материалов
  • Численные методы
  • Нелинейные явления в наносистемах
  • Ультрахолодные атомы в оптических ловушках

Аннотация научных исследований:

Мои научные исследования связаны с решением фундаментальных проблем высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП). Основная цель исследований заключается в том, чтобы лучше понять природу ВТСП и получить новые данные об особенностях электронной структуры и свойствах нормального и сверхпроводящего состояний. Важным этапом исследования ВТСП материалов является учёт сильных электронных корреляций (СЭК), которые играют существенную роль в формировании электронных свойств нормальной и сверхпроводящей фаз. Известно, что учёт СЭК наиболее адекватно происходит в рамках кластерных подходов [T. Maier, M. Jarrell, T. Pruschke, and M.H. Hettler, Rev. Mod. Phys. 77, 1027 (2005)], которые в последнее время получили широкое распространение. Несколько лет назад в теоргруппе профессора Овчинникова С.Г. мы начали разрабатывать новый кластерный подход — кластерную теорию возмущений в представлении Х-операторов Хаббарда.

Dispersion

Рисунок 1. Дисперсия вдоль симметричного направления в первой четверти первой зоны Бриллюэна.

 

Сама идея разбить всю решётку на кластеры и учитывать взаимодействия внутри кластера точно, а взаимодействие между кластерами учесть по теории возмущений, возникла достаточно давно [А.Ф. Барабанов, Л.А. Максимов, А.В. Михеенков, ФТТ 30, 2518 (1988); S.G. Ovchinnikov and I.S. Sandalov, Physica C 161, 607 (1989)]. В последующем были разработаны несколько теорий, основанных на этом принципе, например, кластерная теория динамического среднего поля (в англоязычном сокращении, CDMFT) [G. Kotliar, S.Y. Savrasov, G. Pallson, and G. Biroli, Phys. Rev. Lett. 87, 186401 (2001)], приближение динамического кластера (DCA) [M.H. Hettler, A.N. Tahvildar-Zadeh, M. Jarrell et al, Phys. Rev. B 58, R7475 (1998)], кластерная теория возмущений (CPT) [D. Senechal, D. Perez, and M. Pioro-Ladriere, Phys. Rev. Lett. 84, 522 (2000)].

Первым этапом кластерной теории является разбиение всей решётки на кластеры и точный учёт внутрикластерных взаимодействий. В нашем подходе [С.В. Николаев, С.Г. Овчинников, ЖЭТФ 138, 717 (2010)] мы используем метод полной точной диагонализации с учётом всех возбужденных состояний в каждом подпространстве гильбертова пространства локальных состояний кластера. Используя полный точный набор состояний кластера, можно построить соответствующие кластерные Х операторы Хаббарда. Далее гамильтониан системы переписывается на языке этих операторов (Х-представление). Данное представление позволяет достаточно просто перейти от гамильтониана первоначальной решётки к кластерному гамильтониану и получить решение для функции Грина в приближении «Хаббард-I». Причем Х-представление позволяет ввести понятие f фактора, который определяет меру спектрального веса фермиевской квазичастицы. Контроль этой величины на первых этапах расчёта позволяет существенно сократить машинное время вычислений, не внося существенных искажений в конечный результат расчёта. Вторым этапом построения кластерной теории является учёт межкластерных взаимодействий. В разработанном подходе мы используем технику X-операторов Хаббарда, которая позволяет непосредственно и точно записать взаимодействие между кластерами на языке Х-операторов.

В рамках развиваемой нами кластерной теории возмущений рассчитывается одноэлектронная функция Грина и соответствующая спектральная функция, которая позволяет получить карты распределения спектрального веса квазичастиц в первой зоне Бриллюэна, плотность состояний и закон дисперсии с учётом спектрального веса (см. рисунок 1). По распределению спектрального веса в первой зоне Бриллюэна можно восстановить поверхность Ферми и провести сравнение с экспериментальными данными по фотоэмиссионной спектроскопии с угловым разрешением (ARPES).

Spectral_map

Рисунок 2. Полюса и нули функции Грина (a) и соответствующие карты распределения спектрального веса в первой четверти первой зоны Бриллюэна при параметре уширения спектральных линий 0.01 (b) и 0.1 (c).

 

Применение разработанного подхода к исследованию двумерной решётки в рамках однозонной модели Хаббарда позволило выявить неоднородное распределение спектрального веса вдоль поверхности Ферми (арочная структура) (см. рисунок 2), которое хорошо согласуется с экспериментами ARPES. Исследование от величины дырочного допирования позволило выявить каскад квантовых фазовых переходов и дырочный карман в нодальном направлении в области слабого допирования [С.В. Николаев, С.Г. Овчинников, ЖЭТФ 141, 135 (2012)]. Также в рамках данного подхода проведены исследования электронных свойств нормальной фазы для t-J и t-J* моделей, которые являются наиболее адекватными моделями для ВТСП купратов [V.I. Kuz’min, S.V. Nikolaev and S.G. Ovchinnikov, Physical Review B 90, 245104 (2014)]. Причём в рамках данных моделей мы провели исследование трансформации электронной структуры от величины внешнего магнитного поля и показали, что поверхности Ферми, получаемые методами ARPES без магнитного поля, и поверхности Ферми в сильных полях по данным квантовых осцилляций, вообще говоря, могут относиться к разным электронным структурам, разделенным друг от друга обнаруженным нами скачкообразным изменением в магнитном поле.

В настоящее время в рамках кластерного подхода мы проводим исследование многозонной модели Хаббарда, которая является хорошим приближением для описания физических свойств нового класса ВТСП соединений, открытых в 2008 году, — пниктидов. Также сейчас мы проводим исследование ультрахолодных бозе-атомов в оптических ловушках в рамках кластерного обобщения модели Бозе-Хаббарда. В этом случае кластерный подход является наиболее приемлемым, так как пространственное разделение решётки на кластеры можно организовать в настоящих экспериментах и, таким образом, провести количественное сравнение результатов численного расчёта с экспериментальными данными.

Избранные публикации:

  1. K. Kudashkin, S. Nikolaev, S. Ovchinnikov, Spectral Properties of the Bose-Hubbard Model Within the Cluster Perturbation Theory in X-Operators Representation // Journal of Superconductivity and Novel Magnetism. – 2017. — V. 30, No 1. — Pp. 103-107. DOI: 10.1007/s10948-016-3781-y
  2. S.V. Nikolaev, M.M. Korshunov, Spin and Charge Susceptibilities of the Two-Orbital Model within the Cluster Perturbation Theory for Fe-Based Materials // Journal of Superconductivity and Novel Magnetism. – 2016. — V. 29, No 12. — Pp. 3093-3097.
  3. В.И. Кузьмин, С.В. Николаев, С.Г. Овчинников, Влияние скошенного антиферромагнитного порядка на электронную структуру в t-J*-модели в рамках кластерной теории возмущений // Журнал экспериментальной и теоретической физики. – 2016. – Т. 150, № 3(9). – С. 592-601.
  4. V.I. Kuz’min, S.V. Nikolaev and S.G. Ovchinnikov, Influence of varying magnetic order in external magnetic field on the electronic structure and Fermi surface within the t−J model // Pis’ma v ZhETF. — 2016. — V. 103, iss. 2. — Pp. 132-137
  5. V.I. Kuz’min, S.V. Nikolaev and S.G. Ovchinnikov, Comparison of the electronic structure of the Hubbard and t-J models within the cluster perturbation theory // Physical Review B 90, 245104 (2014)
  6. A. Krinitsyn, S. Nikolaev, S. Ovchinnikov, Cluster Size and Shape Effect on the Electronic Structure of the Hubbard ModelWithin the Norm-Conserving Cluster Perturbation Theory // J. Supercond. Nov. Magn. 27, 955 (2014).
  7. С.В. Николаев, С.Г. Овчинников, Влияние дырочного допирования на электронную структуру и поверхность Ферми в модели Хаббарда в рамках кластерной теории возмущений с контролируемым спектральным весом // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2012. Т.141. № 1. С.135-150.
  8. S.G. Ovchinnikov, S.V. Nikolaev, The calculation of the Fermi surface with complex topology from norm-conserving cluster perturbation theory for doping dependent electronic structure of the Hubbard model // Pis’ma v ZhETF, 2011. Vol. 93, iss. 9, pp. 575-578.
  9. Николаев С.В., Овчинников С.Г. Кластерная теория возмущений для модели Хаббарда с точным учетом ближнего магнитного порядка в кластере 2×2 // ЖЭТФ. 2010. Т.138. № 4. С.717-728.
  10. Николаев С.В., Югай К.Н. Динамические свойства сверхпроводящей нанопроволоки // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2006. Т.129. № 2. С.371-377.
  11. Nikolaev S.V., Yugay K.N., Kim J.U., and Huh Y. Dynamical Phase Slipping in Superconducting Nanowires // Journal of superconductivity: incorporating novel magnetism. 2005. V.18. No.2. P.261-268.

Гранты:

  • «Исследование спектральных свойств сильно коррелированных ультрахолодных атомов в двумерных оптических решётках», РФФИ-ККФН № 16-42-243048, 2016-2017 гг.
  • «Влияние кооперативных эффектов на физические свойства магнитных диэлектриков со спиновыми кроссоверами», РФФИ-ККФН № 16-42-240413, 2016-2017 гг.
  • «Корреляции и беспорядок в сверхпроводниках на основе железа и купратах», РФФИ № 16-02-00098, 2016-2018 гг.
  • «Теоретические и экспериментальные исследования низкомерных систем с сильными электронными корреляциями», Грант президента РФ — ведущая научная школа, НШ-1044.2012.2, 2012-2013 гг.
  • «Многоэлектронные эффекты в сверхпроводниках и магнетиках с синглетным основным состоянием», РФФИ № 13-02-01395, 2013-2015 гг.
  • «Квантовые кластерные подходы в теории магнетизма», РФФИ № 14-02-31677, 2014-2015 гг.
  • «Теория свойств решетки, электронных, магнитных и фононных возбуждений в сильно коррелированных материалах. Принципиальное развитие LDA+GTB и GW методов», РФФИ № 14-02-00186, 2014-2016 гг.
  • «Теория электронной структуры сильно коррелированных систем, экспериментальное и теоретическое изучение электронных свойств и фазовых переходов в низкомерных системах с сильными электронными корреляциями», Грант президента РФ — ведущая научная школа, НШ-2886.2014.2, 2014-2015 гг.
  • «Проведение научных исследований свойств сверхпроводящей и нормальной фаз сверхпроводников на основе железа и купратов под давлением», ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» № 16.740.12.0731, 2011-2013 гг.
  • «Проведение научных исследований в области методов диагностики перспективных наносистем с использованием источников синхротронного излучения», ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» № 16.740.11.0740, 2011-2013 гг.
  • «Магнетизм и сверхпроводимость в сильно коррелированных системах», Тематический план СФУ № 2.4491.2011, 2012-2013 гг.
  • «Развитие кластерной теории возмущений в представлении Х-операторов Хаббарда для исследования систем с сильными электронными корреляциями», Грант Президента РФ для поддержки молодых российских ученых – кандидатов наук, МК-1168.2012.2, 2012-2013 гг.
  • «Теоретические исследования пространственной и энергетической структуры конденсированного вещества», Госзадание Минобрнауки России №3085, 2014-2015 гг.
  • «Развитие обобщенного метода сильной связи для расчета энергетической структуры магнитных систем с сильными кулоновскими корреляциями и сильным электрон-фононным взаимодействием», РНФ № 14-12-00061, 2014-2016 гг.

MFK_Nikolaev

Премии, награды, конкурсы:

  • Премия банка МФК за вклад в развитие науки в области фундаментальной физики, 2014 г.
  • Благодарственное письмо СФУ за активную работу по профессиональной ориентации учащихся, а также за активную жизненную позицию, 2013 г.

Увлечения, хобби:

  • астрономия, походы

Back to Top