Pašorganizēto sistēmu kinētikas laboratorija ir viena no vadošajām laboratorijām teorētiskās materiālzinātnes modelēšanas jomā Austrumeiropā, publicējot ik gadu apmēram 25 zinātniskos rakstus un prezentējot 50 konferenču tēzes. Mēs attīstām un pielietojam jaunas metodoloģijas perspektīvu energoefektīvu materiālu modelēšanai.

Pētniecības virzieni:

  1. Bimolekulāro reakciju kinētika un pašorganizācija kondensētās vidēs.
  2. Perspektīvu radiācijas izturīgu funkcionālo materiālu pētījumi kodolsintēzes reaktoriem.
Grāds Vārds Uzvārds Amats Telefons E-pasts
Dr.habil.phys. Vladimirs Kuzovkovs Laboratorijas vadītājs 27134915 Vladimirs.Kuzovkovs@cfi.lu.lv
Dr. phys. Olģerts Dumbrājs Vadošais pētnieks 26359386 olgerts.dumbrajs@lu.lv
Dr.rer.nat. Deniss Grjaznovs Vadošais pētnieks 27434516 Deniss.Grjaznovs@cfi.lu.lv
Dr.phys. Ēriks Klotiņš Vadošais pētnieks 67187866 eriks.klotins@cfi.lu.lv
Dr.habil.phys. Jevgēnijs Kotomins Vadošais pētnieks 67187480 jevgenijs.kotomins@cfi.lu.lv
Dr.phys. Anatolijs Popovs Vadošais pētnieks 67187480 Anatolijs.Popovs@cfi.lu.lv
Dr.rer.nat. Guntars Zvejnieks Vadošais pētnieks 29821830 guntars.zvejnieks@cfi.lu.lv
Dr. Phys. Leonīds Rusevičs Pētnieks 67187480 leonids.rusevics@cfi.lu.lv
MSc. Andrejs Česnokovs Zinātniskais asistents   Andrejs.Cesnokovs@cfi.lu.lv
MSc. Aleksandrs Platoņenko Zinātniskais asistents 25956853 Aleksandrs.Platonenko@cfi.lu.lv
BSc. Aleksandra Moskina Inženiere   Aleksandra.Moskina@cfi.lu.lv
BSc. Dāvis Zavickis Inženieris   Davis.Zavickis@cfi.lu.lv

1. BIMOLEKULĀRO REAKCIJU KINĒTIKA UN PAŠORGANIZĀCIJA

Viens no galvenajiem mērķiem šajā virzienā ir pētīt daudz-daļiņu (kooperatīvos) efektus kinētiskajās bimolekulārajās rekacijās kondensētās vides, ietverot radiācijas defektus. Pētījumu lielākā daļa balstās uz jaunu daudz-daļiņu formālismu, kas aprakstīts mūsu grāmatā E.A. Kotomin and V.N. Kuzovkov, Modern aspects of diffusion-controlled reactions (Amsterdam, Elsevier, 1996).

Virsmas ierosinātām reakcijām ir noteicošā loma heterogēnā katalīzē. Mēs pētām šādas reakcijas ievērojot tādas fundamentālas parādības kā struktūru veidošanās, reaģentu paš-sakārtošanās, regulāras un neregulāras reaģentu koncentrāciju oscilācijas, kā arī haotiska uzvedība vienkāršu reakciju gadījumā uz zema indeksa kristāliskām virsmām. Īpaša uzmanība veltīta difūzijas problēmām heterogēnā vidē, e.g., kompozītos vai stipri apstarotos materiālos.

Mēs strādājam arī pie tādām teorētiskās fizikas fundamentālām problēmām kā: (i) Andersona lokalizācija zemās dimensijās, kurai mēs nesen piedāvājām precīzu analītisku atrisinājumu. (ii) Reaģentu paš-organizācijas modelēšana dažādās katalītiskās virsmas reakcijās.

2. PERSPEKTĪVU RADIĀCIJAS IZTURĪGU MATERIĀLU PĒTĪJUMI KODOLSINTĒZES REAKTORIEM

Svarīga kodolsintēzes reaktoru daļa ir funkcionālie optiskie un dielektriskie materiāli, kurus izmanto diagnostikas logos, lēcās, kabeļos un citās vadības ierīcēs. Tādējādi ir ļoti svarīgi saprast, kontrolēt un paredzēt to radiācijas noturību intensīvu neitronu/gamma starojuma vidē. Vairums iepriekš izmantoto metožu radiācijas bojājumu kontrolei izolējošos optiskos/dielektriskos materiālos balstās uz tradicionālo rentgena difrakciju, mikroskopiju un optisko spektroskopiju. Pēdējā pieeja ir īpaši noderīga, lai pētītu vienkāršus primāros radiācijas defektus vienkāršos oksīdos. Tomēr šai pieejai ir ierobežojumi un to nevar pielietot, e.g., starpmezglu skābekļa joniem (kuri ir elektronu F-tipa centru komplementārie defekti un ir caurumu komponente Frenkeļa pāros) un/vai augstām radiācijas plūsmām, kad optiskā absorbcija piesātinās un atsevišķās zonas pārklājas.

Šinī mūsu eksperimentāli-teorētiskā pieejā mēs piedāvājam pielietot kombinācijā ar parasto optisko absorbciju un luminiscenci virkni papildinošu magnētiskās rezonanses un svārstību spektroskopijas metodes (EPR un Ramana, IR un neitronu izkliedes), lai sekotu radiācijas bojājumu attīstībai dažādos funkcionālos materiālos – dimantā (izmanto diagnostikā un lieljaudas mikroviļņu pārraides logos plazmas stabilizēšanai), Al2O3 (safīrs), MgAl2O4, kas ir piemērots diagnostikas/optikas logiem. Svarīgi ir arī noteikt īpašo piemaisījumu (Mn, Fe, Cr, Ti) lomu.

Īpaša uzmanība tiks pievērsta RAMAN spektroskopijai, kas pēdējos gados aktīvi attīstās, īpaši kombinācijā ar defektu svārstību īpašību aprēķiniem, kas balstās uz moderniem pirmo principu aprēķiniem, izmantojot hibrīdos apmaiņas korelācijas funkcionāļus.

2014.g. Dr.habil.phys. V. Kuzovkovam tika piešķirta E. Siliņa balva fizikā par rakstu ciklu „No haosa uz sakārtotību caur difūziju”

Gads

SCOPUS publikāciju skaits

Prezentāciju skaits konferencēs

2014

17

41

2015

16

48

2016

26

38

2017

11

58 (7 ielūgtie referāti)

2018

38

60 (5 ielūgtie referāti)

ASV:

  • University of Maryland, USA (Dept of Materials Science and Engineering; Institute for Research in Electronics and Applied Physics)

Izraēla:

  • Ben-Gurion University of the Negev, Beer-Sheva, (Department of Materials Engineering)
  • Weizmann Institute of Science (Dept of Materials and Interfaces),  Rehovot

Itālija:

  • University of Turin (Theoretical Chemistry group)

Lietuva:

  • Vilnius University

Norvēģija:

  • University of Oslo, Department of Chemistry

Rumānija:

  • National Institute of Materials Physics, Iasy

Vācija:

  • Max Planck Institut für Festkörperforschung, Stuttgart, Germany (Abt.Physikalische Festkörperchemie)
  • Max Planck Institut für Plasmaphysik, Garching, Germany (Association Euratom-IPP)
  • Karlsruhe Institute of Technology (KIT)

Igaunija:

  • Institute of Physics, University of Tartu

Krievija

  • St Petersburg University (Dept of Quantum Chemistry)

Spānija

  • CIEMAT, Madrid

Slovēnija

  • Jozef Stefan Institute, Ljubljana

Ukraina

  • Lviv University

L.L. Rusevich, G. Zvejnieks, E.A. Kotomin, M. Maček Kržmanc, A. Meden, Š. Kunej, I.D. Vlaicu. Theoretical and experimental study of (Ba,Sr)TiO3 perovskite solid solutions and BaTiO3/SrTiO3 heterostructures. J. Phys. Chem. C, 2019, 123, pp. 2031−2036.

Yu.A. Mastrikov, R. Merkle, E.A. Kotomin, M.M. Kuklja, and J. Maier. Surface termination effects on the oxygen reduction reaction rate at fuel cell cathodes. J. Mater. Chem. A, 2018, 6, pp. 11929–11940.

E. Kotomin, V. Kuzovkov, A.I. Popov, J. Maier, and R. Vila. Anomalous kinetics of diffusion-controlled defect annealing in irradiated ionic solids. J. Phys. Chem. A, 2018, 122, pp. 28–32.

R.A. Evarestov, D. Gryaznov, M. Arrigoni, E.A. Kotomin, A. Chesnokov and J. Maier, Use of site symmetry in supercell models of defective crystals: polarons in CeO2. - Phys. Chem. Chem. Phys., 2017, 19, p. 8340-8348.

E. Heifets, E.A. Kotomin, A.A. Bagaturyants and J. Maier, Thermodynamic stability of stoichiometric LaFeO3 and BiFeO3: a hybrid DFT study. - Phys. Chem. Chem. Phys., 2017, 19, p. 3738-3755.

O. Dumbrajs, T. Saito, and Y. Tatematsu, Start-up scenario of a high-power pulsed gyrotron for 300 GHz band collective Thomson scattering diagnostics in the Large Helical Device. - Phys. Plasmas, 2016, 23, 023106 (p. 1-8).

T.S. Bjørheim, M. Arrigoni, S.W. Saeed, E.A. Kotomin, and J. Maier, Surface segregation entropy of protons and oxygen vacancies in BaZrO3. - Chem. Mater., 2016, 28, p.1363−1368.

T.S. Bjørheim and E.A. Kotomin, Ab initio thermodynamics of oxygen vacancies and Zinc interstitials in ZnO. - J. Phys. Chem. Lett., 2014, 5, p. 4238−4242

D. Gryaznov, S. Baumann, E.A. Kotomin, and R. Merkle, Comparison of permeation measurements and hybrid density-functional calculations on oxygen vacancy transport in complex perovskite oxides. - J. Phys. Chem. C, 2014, 118, p. 29542−29553.

V.N. Kuzovkov, G. Zvejnieks, and E.A. Kotomin, Theory of non-equilibrium critical phenomena in three-dimensional condensed systems of charged mobile nanoparticles. - Phys. Chem. Chem. Phys., 2014, 16, p. 13974-13983.