Условия существования и динамические свойства автолокализованных электронных состояний в низкоразмерных молекулярных системах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.02 ВАК РФ

НацЬнальна академ|'я наук УкраГни 1нститут теоретично? ф!зпки ¡м.М. М. Боголюбова

РГВ ой

1 9 СЕН

Брнжик Лариса Свприд1вна

УДК 538.9; 538.915; 517.957

Умови ¡снуванпи та динамкш! властивост!

автолокал!зованих електрошшх сташв в низьковшшрннх молекулярных системах

01.04.02 - теоретична физика

Автореферат дисертацп на здобуггя наукового ступени доктора ф1зико-матеиатичних наук

КиГв - 2000

Дисертшцею е рукопис

Робота виконана в 1нспяуп теоретично! ф1зикн iM,M. М. Боголюбова Нащонально! академЛ наук Украши

Науковий консультант

доктор ф1зико-математачних наук, старший науковий сшвробтшк Сремко Олексавдр Олександрович, 1нститут теоретично! ф1зики iM.M. М. Боголюбова HAH Украши, провщний науковий сшвробтшк

ОфщШш опоненти:

доктор ф13ико-математичних наук, професор Давидова Тетяна Олексапдршна, 1нституг ядерних дослщжень HAH Украши, завщувач вщдшу Teopii плазми

доктор ф1зико-математичних наук, старший науковий сшвробтшк Ковальов Олександр Семенович, (Кзико-техшчний шстатут низьких температур im. Д.1. Веркша HAH У крайни, провадний науковий сшвробтшк

доктор ф1зико-математичних наук, професор Петров Ельмар Григорович, 1нституг теоретично"! ф1зики im. М.М. Боголюбова HAH Украши, завщвач вщдшу квантово! мехашки молекул i крискипв

Провщна установа: Кшвський нащональний ушверситет iMeni Тараса Шевченка, ф!зичний факультет, м Кшв

ф1зики iM, М. М. Боголюбова Нащональног академн наук Украши, 03143, м. Ки1в-143, вул. Метролопчна, 14-6.

3 дисертащоо можна ознайомитися в 6i6nicrreiu 1нституту теоретично! фшпда iM. М. М. Боголюбова НащональноК академй' наук Украши, 03143, м. Кшв-143, вул. Метролопчна, 14-6.

ЖКНАу 2000 р.

Вчений секретар cnenianiioBanoi вчсно! ради доктор фпико-матемагичних наук

Кузьмичев В. G.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Проблеми нелпийноУ динамши сол1топ-под1бних сташв в /шзьковнмфних системах представляють значний науковий ¡нтерес як з теоретично!', так 1 з практично! тонок зору, про що свщчить значна юльюсть публ1кашй в св1товш лпературь присвячених дослдокешим в щй галузи Зокрема, коицепщя солпошв знайшла широке застосування при дослйхженш великого класу проблем фпики конденсованого стану, синергетики та б!оф13ики, пов'язаних з транспортом енерги та заряд1в на макроскошчш в1дсташ в бюлопчних системах та системах, перспективних дла молекулярноУ та наноелектронпш. В основ! цга концепцИ* лежить щея про значну роль електрон-фононноУ взаемодй", особливо при промЬкнт-х значениях стало!' шеТ пчасмодн в низьковтпрних молекулярних системах, осюльки саме в них найбшьш яскраво проявляються УУ намидки. В ад!абатичних системах електрон-фононна вчаслюдш приводить до утвореиия автол окал ¡зованих електронних сташв, самоузгоджених з деформацию системи. Ц1 стани оипсуються системами нелшшних р1вмяиь, як'1 допускають за певних умов сол1тон-под1бш розв'язки, що одержали назву давидовських солконш. Незважаючи на значш зусилля в Ух дослщженш, залишаеться багато нерозв'язаних проблем, оскшыш щ р1вняння не належать до класу точно штегрованих систем, хоча близью до них. В переважшй б'шьшост1 прикладних задач стосовно ф'шичних властивостей со;птошв застосування теорп збурень часто е невиправдашш або обмеженим, а точний загальний розв'язок невщомий.

Актуальшсть тем«. Проблема врахувалпя електрон-фононноУ взаемод1У належить до розряду найбшыи актуалышх проблем ф1зики твердого тша. Наслщки такоУ взаемоди приводять до цшого ряду нетрив1альних як теоретичних, так 1 експериментальних ефекив, особливо в випадку шпьковим1рних молекулярних систем. Розглядуваш в робот! фЬичш задач1 описуготься нелппйними р1вняннями, а тому вони ткно пов'язаш з проблемами нелшшноУ математичноУ ф1зики, що знаходяться в центр1 уваги вчених напротяз! останнього часу. Аюуалыисть робота зумовлена не лише УУ теоретичними аспектами, а й пракгичтши насшдками. Адже тсор1я сол1Тоних сташв мае безпосередне вадношення до реальних ф1зичних систем. В зв'язку з цим виникае важлива задача безпосереднього спостереження солггошв, що пов'язаие з Ух динам1чними властивостями, яю особливо яскраво проявляються при взаемод!У солггошв з зовшшшми полями, та з вивченням можливого вкладу солггонних сташв в спектри розс^яння зовшшшх випромшювань. Окр^м

того, знания динашчних властивостей солггонш та залежност1 ix параметрш в!д зовшшшх умов (температури, тиску i таке ¡нше) необхщне при пошуках найоптимальшших сполук та вибору вщпов'щпих умов застосування молекулярних криста(пв та побудованих з ix використанням прилад1в, що широко застосовуються в молекулярнш та наноелектрошщ.

1нтерес до розглядуваних в poooii проблем та Vx актуальшсть зросли особливо останшм часом. Це стосуеться з одного боку физики конденсованого стану i пов'язане з синтезом кшькох toiaciu низьковим^рних сполук, широким ix практичним застосуванням та вщкриттям в них ¡(стих явищ, як то хвиль зарядово'! та cninoBoi густинн, надпровщност! i таке in., а з шшого боку - бюф1зики - в зв'язку з усшшним застосуванням ¡дей теоретично!' та математично! ф1зики в синергетшп та дослщжснш проблем живо! матери. Серед лизькоаикприих сполук такого класу назвемо лише де;ш: сол1 тетращанокушод^метану, cojii Бечгарда (соЛ1 тетраселенфульвалену), дошруваш полицацетилени, полюилани, платинов! сполуки, голуба бронза, трихалькогешди перехшшх метал i о та багато шших. Сюди сдцл вщнести i мегалооксидш високотемпературш надпр0в1дники, адже експериментальне та теоретичне ix вивчення 6e3cyMiiiBHO встаиовило важливу роль електрон-фоношшх взаемодш в них як в надпров1дному,'так i нормальному сташ.

За структурними та ф1зичними характеристиками шлии ряд бюлопчних молекул, а саме, бшюш макромолекули в альфа-сшрапьнш конформаци та бета-листи також вьчносяться до класу низьковмирних сполук, в яких важлива роль належить водневим зв'язкам, що зумовлюють високу ix гаучюсть та здатшсть утворювати числешп конформацшш стани. Таким чином, i в бюлопчних макромолекулах завдяки електрон-фоношпй взаемодп утворюються колективш молекулярш та електронш солпчнш, як1 забезпечують ефективний транспорт енерги та заряд1в на макроскошчш вщсташ. Вперше запропонована Давидовим О.С., ця reopid лягла в основу пояснения багатьох бюлопчних явищ. 3 питань давидовських солпгошв проведено декшжа мЬкпародних конференшй та написана не одна монография, i число po6iT, присвячених дослщженшо вщпошдних проблем, не перестае зростати й поннш.

Bei ni аспекта i зумовлюють актуалыйсть обраноТ теми та доц'шьшеть проведения теоретичного дослщження поставлених в робот1 задач.

Зв'язок роботи з нууковими програмами, планами, темами.

• Дослщження, результати яких включен! в дисертацшну роботу, вико-наш зпдно з такими науково-дослщннми темами 1нституту теоретично!

фпики HAH Укра'пш, затвердженими В!дгнленням ф1зики та астронома HAH Украши:

1. "Досгндження динам1чних та термодгшам^пшх властивостей низь-ковим\рних систем в делокал1зованими або спонтанно ло-кашзованими електрошшми станами", No д.р. 0198U000718.

2. "Вивчення ролi давидовських солЬотв та шших нелшшннх збуджепь в япшцах надпровшюст1, транспорту та резонансного тунелювання", шифр 1.4.7.

3. "Дослщжепня локал1зацн та транспорту енергн i заряду в наноструктурах", шифр 1.4.7. No д.р. 1000000210.

4. "Досл1дження иелшшних та стохастичних ефсчспв в транспорт! заряду та енсргп в низьковш.прних молекулярних структурах", шифр 1.4.7. No д.р. Ol 96U001607.

• Окр1М цього, в роботу включеш дошпдження, внконаш в рамках:

5. Науково-досшдноТ теми за шдтримки ДФФД "Дослщження впливу температури та неппорядковпност1 структур» на нелипшшн транспорт enepriV i заряду в систешх, перспективних для молекулярпоУ та наноелектрошки", No 2.04/0355.

6. ДержавноТ НДР "Теоретнчне та експериментальне дослщження фундаментальних проблем фЬики живого" на замовлення МОЗ Укра'/ни. No д.р. 0198V008086.

Мета i задач! дослщжепня. Метою роботи е розвшОк Teopii нейтральних (екситоиних або молекулярних) та заряджених (електрошгпх або д!ркових) солпонних стагпв в ннзьковим^рних молекулярних системах. В робот) поставлеш та запропоноваш розв'язкн таких задач:

1. Встановлення умов ¡снування автолокатзованих електронннх сташв в молекулярних ланцюжках та побудова параметричних дтграм основннх електронннх стан1в.

2. Зпаходження параметрт солкошв в дискретних ланцюжках, властивостей зумовленого дискреттстю рельефу Пайерлса-Набарро та умов пшшгу ним сол1тошв.

3. Визначення динам1чних властивостей одно- та двосолпошшх сташв в ланцюжках з врахуванням впливу 30BHiuiHix пол1в, зокрема, постойного магнитного та змншого електромагштного.

4. Знаходження залежносп солпошшх властивостей вщ температур» та зовгпшнього тиску.

5. Визначення можливоеп ¡снування та стшкоеп автолокал1зованих електронннх сташв в ланцюжках разного ржня складноеп, при

врахуванш взаемоди м!ж ланцюжками та в двовим1рних молекулярних системах.

6. Знаходження умов ¡снування та властивостей багатосолпхшних сташв в квазшдновимфних молекулярних системах.

Наукова новизна одсржаних результате. Результата роботи та ряд метод1в дослщження одержан! та застосоваш автором вперше, зокрема:

• В робот! вперше детально дослщжена еволющя початкових ¡мпульив, що не належать до класу безвщбивних потенщал1в нелшшного р!вняння Шредшгера, з застосуванням методу оберненоТ задач! розаяння та генеращя солггошв в нескшченних та иашвнесюнченних системах.

• Запропоновано метод комп'ютерного моделювання динамши солггошв, що дозволяе регулярним чином дослщити залежшсть солггошшх параметров вщ його квазнмпульсу, уникаючи проблеми залежносп результатов вщ конкретного вибору початкових умов та впливу на них додатковоо взаемода з випромшюванням, що, окром шших переваг, ще 1 значно скорочуе час комп'ютерного експерименту, необхщний для досягнення системою р'тноважного стану. Справедливость та сфсктившсть такого методу шдтверджена результатами числових розрахуооюв. Вперше знайдена залежшсть параметрш давидовського сол'отона в1д його квазнмпульсу к з врахуваниям дискретност! ланцюжка, встановлене насичення иовидкосто при зростанно к та стойкость солотонов при великих значениях к в ад1абатичних системах з вузькими зонами.

• Вперше дослщжена дина\пка давидовських солкошв в зовшшньому постойному мапитному поло та знайдеш циклотроны! частоти солотошв та бколотонш в поздовжшх та поперечних магапних полях.

• Вперше встановлено, що динам1чна маса соллона е функцоеоо частоти електромапптного поля, а в спектр! ди таких пол!в на со л ¡тон присупй резонансно частоти, на яких якосно змшюються властивост! системи, пов'язано з солгтонами.

• Вперше встановлено немонотонний характер впливу температури на сильно автолокашзоваш електропш стани.

• Вперше показано, що м1ж двома електронами (дфками) з паралельними спшами та мож синглетними бюолотонами поряд з кулоопвським ¡снус додаткове фермьвщштовхуваошя, яке частково компенсусться притягуванням, зумовленим електрон-фононною взаемод1ею з врахуванням неад!абатичних члешв гамшьтошану. В результат! в систем! встановлюеться ровноважний розгоодол заряду у виглядо локалозованих максимумов з ф1ксованою в!дсташио м!ж ними, яка визначена параметром неад1абатичносп.

• Вперше одержана залежшсть ширини енергетичноТ щшини бюол1тонного конденсату вщ концентрацн носпв заряду та прикладеного

ТИСКу, ЩО ЯКЮНО 1 ЮЛЫаСНО уЗГОДЛСуСТЬСЯ 3 В1ДПОВ1ДИИМИ

експериментальними даними.

• Вперше встановлено, що Шссштони дають додатковий вклад в персгин розс!яння холодних нейтрошв, величина якого тим бшьша, ним сильшша електрон-фононна взаемод1я.

Практично значения одержаних результата. Практична цшшсть результат!» зумовлена значиою м!рою актуальшстю поставлених задач та 1*х зв'язком з егсслериментальшшн доондженнями. Таге, теэрешчш результата пипчения динамки солпонт в дискрегних системах д«-№о;>ипте пояснити експериментальш дан» доашджегшя рухомосп поснь лсиндищетилеиу та и насичення в сильних електр.ччних полях та улщу лЫяики выемного опору. Внвченн? залежноеп ширини щющг:: а енергетачному спектр^ зумовлено-! бколтшшм конденсатом, мд тнеку дозволило вперше пояснитн немонотонний характер впливу зовшшнього тиску на критичну температуру переходу.

Дельт з результат^ роботи носять характер передбачення або пропозици постановки експерименгу, як то розрахунки вкладу в перетик пружного розЫяння нейтрошв, зумовленого бюолтонами, що було шдтверджено шзшшимн експериментальшши дослщженнями кваз»-двовшшрних молекулярннх сполук. Теоретична модель метабол^чного транспорту заряд!в на макроскошчну в1дстань, запропонована в робота, самоузгодженим чином без додаткович припущень дае пояснения загальло прийнято! емгирично! концепцп про розподш пооднночного та попарного транспорту заряд!в на рЬних дмянках транспортного ланцгожка в процесах дихання бшлопчних систем. Про практнчну шншеть роботи св'1дчить також той факт, що одразу за публкащею автором роб'1т з тих чи Н1ШИХ питань апдували публкаци ¡нших авторов в тш же галузь Сюдн в'щноситься робота з дослщження просторово-часопо! есолюцн початкових ¡мпульеш, робота з вивчення взаемодн двох солггашв та утворення б!сол1тона, робота з досл1дження впливу постШного магштного поля на солпгони, дослщження вар1ац!Йним методом основного стану електрона в ланцюжку з електрон-фононною взаемодкю \ ряд ¡нших.

ОсобнстнП пиесок здобупача, ДисертацШна робота включае матер'юлн, переважна бшышеть яких опубликована у вигляд! робл без сшвавторш (див. нижче Список роб1т за темою дисертацн). Роботи з» ствавторами вшеонаш на равных засадах, а результата, включен! до

днсертацн на осноем таких публ1кащн, одержан! автором самоспйно. Зокрема, в роботах, виконаних в cniaacropcTui з Давидовим О.С., присвячених дослщженшо бшолггонного конденсату, автору належить знаходження явного виразу функцй конденсату та анашз залежносп його перюду шд параметр!в ланцюжка та концентрацн носпв заряду. В робоп в ствавторспм з Гайдщеем Ю.Б., Вахненком О.О. та Вахненком В.О. з дослщження генерацн солпошв в нашвнескшчешшх ланцюжках автору належить постановка проблеми, формулювання р1внянь обериепо!' задач') розсшння для обраних початкових умов та ix розв'язок аналшшними методами. В робот! з Давидовим О.С. та Першко I.I. автор дисертацн одержала явнии вираз функщоналу eueprii' при вщмшнш вщ нуля температур!, запропонувала пар'тцнший метод та розрахувала залежшеть параметру локал!зацп та енергц стану вщ температури. В робот1 з Пучч1 Р. та Cipiuro Ф., присвячешй дослщженшо впливу тиску на бколггонний конденсат, автор запропонувала метод дослщження nid проблеми, встаковила немонотонний характер залежное^ ширини ицлини конденсату вщ допшгу, знайшла залежшеть параметр1в, що визначають ширину Щ1лини, вщ тиску, та знайшла залежшеть похщно'1 вщ критично!' температури переходу по тиску вщ догишу системи. В роботах в cniBaBTopcTBi з Сремком О.О. автор розрахувала вклад неадшбатччих члелхв гамшьтошану в еиерпю дво- та чотирьохелектронних сташв, знайшла залежшеть р1вноважно! в'щеташ м1ж максимумами розпод'ипо заряду вщ параметра неад1абатичност1, "ш належить ф1зична штерпретащя иеапалпичноУ поведшки хвильово!' функцй' трнплетного двосолпонного стану в нульовому ад1абатичному наближенш при сшвпадаючих власних значениях одноелектронних сташв, що визначаються умовою нормування. В роботах, виконаних епшьно з Сремком О.О. та Крузейро-Ханссон Л., автору належить знаходження залежносп динам1чно! маси сол!тона в зовшпшьому електромагнгпюму rio/ii вщ частоти цього поля, чкеловий розрахунок ймов1рност1 фотодисощаци солггона, фпичне обгрунтування наявност1 резонансно! д(шам1чно1 частоти електромагштного поля, аналЬ ф1зичних та бшф^зичних насл1дк1В впливу поля на динам1ку солггона. В роботах з дослщження солгеошв в дискретних системах, виконаних з Крузейро-Ханссон Л., Сремком О.О. та Ольховською Ю.В., автором одержано залежшеть швидкост! солпгона вщ його квазймпульсу, встановлено CTiÜKicTb солггона при великих значениях квазймпульсу в ланцюжках з широкими зонами, запропоновано метод дослщження niiihiry солЬошв потенциалом Пайерлса-Набарро.

Апробацш результата днеертаци. Marepiajin, що включен) в ди-сертацно-, пройшли апробацш на семшарах вщдшу нелннйно! фвики

конденсовзного стану та наукових ceciax 1нституту теоретично» ф1зики ¡м. М.М. Боголюбова HAH УкраТни, сешнарах Науково-дослщного центру квантово? медиципи "Bi/iryic", наукових сеа'ях Вщдклення ф!зики i астронома HAH УкраТни, доповщалнся на семшарах та колотумах ушверсителв мют Копенгагена та Jliiiioi (Дашя), Стокгольму та Упсали (Шпещя), Дарема (Великобриташя), К ¡ля (Шмеччнна), Катана (1тал1я), а також доповщалися на чисельних аггчтняннх та М1Жнародних наукових конферегннях та симпозиумах, в тому числ1 на Всесоюзшй конференцн "Самооргашзац'ш в ф1зичиих, xiMi4inix та бюлопчних системах" (Ки-шин'т, червень 1986), М1жнародшй конференцн за тдтримки НАТО "Самозахват в!брацшно1 енергп в б1лках" (Ханстхольм, Дашя, 31 липня -4 серпня 1989 р.), I Свропейськш школ! "Транспорта! властивост! не-лннйних конденсованих середовнщ" (Jlinröi," Дашя, 7-25 серпня 1989 р.), Мокнародшй конференцй' "Перспектини нелйшпюТ динамки ф1зичних та бюлопчних систем" (Jlinrßi, Дашя, 23 липня - 1 серпня 1992 р.), ГУПжнароднш конференцн "Ф1зика в Укранн" (Кшв, 22 - 27 червня 1993 р.), МЬкнародшй конференцй' "Ucjiiitiiini Korepeiraii структури в ф1зпц'1 та бюлопТ" (Единбург, Великобриташя, 10 - 14 липня 1995р.), Копенга-генсьюй конференцн "Комплексна динамика просторово розподшених систем" (Копенгаген, Датя, 27 - 30 вересня 1995 р.), М1жнароднш конфе-ренцн "Парн1 кореляци в багатофермюнних системах (Epine, 1тал1Я, 3-8 червня 1997 р.), 11-xifi Млжнародшй uiKoni-cewinapi "Електроп-фопонш взасмодП" та фазов1 переходи" (Ер1че, 1тал1я, 9-15 червня 1997 р.), Мгжнародшй конференцн "Нелпнйш явшца в бшлоп'Т" (Пущшо, Рос1Я, 22

- 27 червня 1998 р.), Свроконференцп "Полярони: конденсащя, двшкування, магнетизм" (Ер1че, 1тал1я, 9-17 черпня 1998 р.), конференцн за участю ¡ноземних вчених "Ф1зика бюлопчних систем" (Пуща Водиця, УкраТна, 6-10 вересня 1998 р.), 4-тому конгресс СвропенськоТ БюЕлектромапптиоУ Aconian.iT (Зафеб, Хорвапя, 19-21 листопада 1998 р.), 8-irt М1жнародшй конференцн "Електричш та зв'язаш з ними власти-вост1 оргашчних твердих тш (ERPOS-8)" (Шклярська Пореба, Польша, 26

- 30 червня 1999 р.), III Мшнародшй конференцн "Електричш властивосп двовим1рних молекулярних систем" (Оттава, Канада, 1-6 серпня 1999 р.) та на IV М1жнародшй конференцн з квантовоУ медицнни (науково-практичному ceMinapi "Апаратурне забезпечення дшгностичних та лжувальних метод!гз квантовоУ медицини" (Донецьк, 29 вересня - 1 жовтня 1999).

Публнсянм. За матер!алами дисертащйно» роботи опубл1ковано 32 CTarri в пров1дних вкчизняних та м1жнародннх рецензованих журналах.

Структура та обсяг дисертаци. Дисертащя складаеться ¡з Вступу, п'яти роздшв, що включають 24 шдроздш!, Висновмв та Списку використаних джерел у юлькоси 330 найменувань. Загальний обсяг дисертаци складае 282 сторшки машинописного тексту, робота ¡люстрована 53 рисунками.

ОСИОВШШ ЗМ1СТ РОБОТИ

У Встугп сформуяьоваш мета 1 задач! дослщження, обгрунтована актуалынсть теми дисертац!) та зроблено огляд науково! л ¡те р ату р и з питань, дослщжуваних в дисертаци, з зазначенням вщкритих проблем. Визначена наукова новизна! достсдаршсть одержаних в робот! результат та IX практична цшшсть, а також наведено ¡нформацио про апробацио результат!в дисертац!!, публк'ацн та особистий внесок автора в роботи, викопан! в ствавторстш з колегами. Коротко внкладено зм!ст роботи за роздшами,

В першому роздш стисло викладаеться модель давидовських солггошв, зокрема, виписано гамшьтошаи одновим!рного ланцюжка з врахуванням електрон-фоноино! взаемодп, даються р!ваяння руху, вщом! як система р!внчнь Давидова, вказуеться \'х аналопя з системою р!внянь Захарова, одержаною практично одночасио для ленгмюр!вських хвиль в плазм!, та вказуеться Ух наближений зв'язок з нел!н!йним р!внянням ШредГнгера (НРШ).

Гамшьтотан системи, що описуе квазочастинки (екситон, амщне коливання, електрон або Д1рку) в одновилпрному ланшожку, може бути обраний у вигляд! гамшьтошану Фрьол1ха

Я = Я+Я,+Я. (1)

ря ни - 4 '

доданки в якому описують вшьш кваз!частинки, фононну п!дсистему та •взаемодпо кваз!частинок з поздовжн!ми акустичними фононами. Хвильова функщя системи в нульовому ад!абатичному паближенн! обирасться у витляд! добутку електронноТ та фоно1то'1 функцш

И-М^О)^. (2)

де функщя |0) ^ описуе вакуумний стан фоношв, |ч' описуе стан

кваз^частинки, а в е уштарний оператор когерентних змвдень атом ¡в з Тх р^виоважних положень, зумовлених електрон-фононною взаемод'гао. Р1вняння Шредшгера

/л~то)=я1ч'(г)> (3)

а

з гамшьтошаном Фрмннха (1) для одте'У кваз1частинки приводить до системи р!внянь, яка в континуальному наближешп в клас! функцШ, що залежать в!д координати б!жучо-1 хвшп £ = (х - Хо - \Ч)/а , за умови V2 < У2а, де Уа е нншдюсть звуку в ланцгожку, може бути зведена до НРШ для амплпуди ймов1рност1 кваз1частинки у/{х,1), яке в безрозм1рних зм'шних мае вигляд:

^ + 2я!И> = 0. (4)

а од

де % е безрозм1рний параметр иелш'ишост!

- Яч. „ „ _

2лЛ уг-

Я'-^Чг, *г=~. (5)

а

Тут х " стала електрон-фононного зв'язку, IV - коефщкнт пружностс ланщожка, I - штеграл обмшнен (резонансно!) взаемодп мЬх сусщшми вузлами. Нормований на одиницю розв'язок цього ршшння мае вигляд:

2сов1г(^/2)

Для р^внлння (3) Захаров В.€. та Шабат А.Б. розвинули метод обернено! задач! розешшя (ОЗР). В рамках цього методу в робот! достджусться просторово - часова еволгощя початкових збуджень в иескшченних (.со<х<со) та нашвнескшченних (0<х<°о) системах, що задаготься у вигляд! спадноУ експоненти та прямокутноТ сходинки, яю не належать до класу безв!дбивних потешишпв 1 тдкорягаться НРШ. Знайдений розв'язок р1внянь ОЗР показуе, що таи початков! умови еволюшонуготь в один або декшька солггошв в залежноеп вщ ширини початгеового ¡мнульсу, в той

час як для вузьких швидкоспадних шпулыпв зв'язаш стани в спектр! ОЗР вщсутш, внаслщок чото початков! шпульси з часом розпливаються в простор» I затухають в часи При цьому в нескшченшй систем! немодульоваш початков! ¡мпульси, уявна частина яких р!вна нулю, генерують стащонарш солпони з нульовою швидюстю, на вщмшу в!д нашвнескшченних систем, в яких початков! розподши з к=0 можуть генерувати солггонн з вщмшною В1д нуля швидюстю, величина яко"! залежить в'(д вщсташ подач! початкового сигналу в!д кнщя системи: чнм бшьша ця вктань, тим менша швидюсть сол!тона. Для розглядуваних початкових умов знайдеш оптимальш значения параметр1в, при яких найбтлыиа частина початково'1 енергп передаеться сол¡тонному !миульсу. 1Д1 результата для ф!ксованих початкових умов безвщбивних потенщатв означають, що солггони можуть генеруватися в систем! лише за умовн, коли параметр нел!шйност! перевищуе встановлене критичие значения g>gcr. Саме цей висновок та зв'язок параметру нелшшност! з'1 сталою електрон-фононного зв'язку % (5) пояснюе результати комп'ютерного моделювання системи ршнянь Давидова, зг!дпо з якими початково задан! збуджения евошоцюнують в сол!тон лише при значениях щеТ стапоТ, бшьших за деяке критично.

В другому роздш дослщжуються динам'нпп властивосп давидовських со л ¡топ! в в дискретпих ланщожках та при взасмоди з зовшшшми полями. Основним динам!чним параметром кваз!частинки е п квазнмпульс к, який визначае и швидк!сть, ¡мпульс, енергно та динам1чну масу. В континуальному наближенш швидк!еть сол!тона V пропорцшна к: У=Лк/ш, де т € зонна маса кваз^частинки, т--й2/(21а2),! при зростанш к, таким чином, зпдно з (6), амгонтуда сол!тона зростас, а його область локал!защ1 звужуеться, що призводнть до порушення умов застосування континуального наближення. Таким чином, для знаходження залежност! параметр!в солпона вщ к треба розглядати дискретну систему р!внянь. Для цього в робот! запропоновано новий метод ¡терац!йного збшьшення квазимпульсу частники для комп'ютерного моделювання п динам!ки, який дозволяс ефективно зменшити неминучу генерац!ю звукових хвиль початковимн умовами, що в!дмшш в)д стацюнарного розв'язку. Ефективн!сть цього методу продемонстровано при числовому дослщжешп нелшйноТ динамики кваз!частинки в ланщожку, що дозволило значною м!рою скоротити час числових розрахунк!в, необх!дний для досягнення системою стацюнарного стану. Вперше визначено залежн!сть швидкост!, моменту та енергп кваз!частинки вщ величини вщповщного квазимпульсу та показано, що щ нараметри досягають скшченного насичення, величина

якого залежнть вщ параметра неад1абатичносп ланцюжка, що визначасться сгиввщношенням м1ж шириною електропноТ зони та характерною енерпею фоношв:

r-Zf. <7>

2 J а

Зокрема, показано, що в ланцгожках з параметрами, близькими до значень параметрш полшацстилена, паснчения швидкосп солггана вщбуваеться при величинах, менших за швидюсть звуку Va, що поясшое експериментально спостережуване насичення швндкосп носив заряду в полдаацетилеш в сильних електричних полях при значениях 0.7VB (див. Wilson E.G. // J. Pliys. С. - 1983. - V.16.-P. 6739-6743).

Показано також, що дискретний ланцюжок створюе для солггона рельеф Пайерлса-Набарро у вигляд! перюдичиоУ гратки потенщалышх oap'fpin з перюдом стало"! гратки ланцюжка:

■ГГГ

U{r) = U0 sin2—, (8)

а

висота якого залежить в!д ширини солггона. Тут г - координата центру мае сол¡тона. Остановлено, що при малих значениях квазпмпулъсу k<k„ мае Micne nininr солггошв та знайдено зв'язок критичного значения квазпмпульсу з параметрами ланцюжка. Встановлено, що подолания бар'еру Пайерлса-Набарро носить пороговий характер ие лише по шдношеннго до величини хвильового вектора, тобто його кшетигчно! енерги при фиссованнх ¡нших параметрах, але й в!д його енерги зв'язку, що визначасться електрон-фононною взаемод!ею, при фжсованому знамени! хвильового вектора. 1ншим важливпм наслщком наявносп рельефу Пайерлса-Набарро е осциляцп швидкосп сол1тона, як! поряд з головною гармошкою мктять и обертони:

at J + qin

Тут змшна та модуль елштичноТ функци Якоб! визначеш такими сшввщношеннями:

W 2 U

kin

де, в свою чергу, кшетична енерпя солггона визначена його ефективною масою та

А/ К? от

9 = ехр(-яК7*), к'2 = 1-к2, (11)

В результат! такого руху солкон випромнпое звуков! хвпли Висыовки аналпнчного досл!джешш методом Teopii збурень пщтверджеш числовими розрахуиками.

1ншим проявом дшшнчних властнвостей солгеошв е вплив на них зовшнннх пол1В. Зокрема, при теоретичному вивченш динам!ки електросолпона в сильно ашзотрогШому кристал1 в постшному магншюму пол1 (МП) встановлено, що вона icroiHo залежнть в!д opicirrauiT МП вщносно напрямку ландюжк!в. Показано, що в поздовжньому МП рух солггона е суперпозищею вшьного руху солггона здовж ланщожшв та руху по замкнушх кругових орбитах в поперечному напрямку, що описуеться хвильовими функщями гармошчного осцнлятора. Цнклотронна частота солпона при такш ор!ентацн МП внзначаеться циклотронною масою вшьного електрона

о -та . 5= т т , (12)

тВ1с V у г к '

де ту та тг с компоиенти тензора ефективно! маси електрона в крнсташ. Вважаеться, що обмшна взасмод^я здовж ланцюжктв набагато б!льша шж в поперечних напрямках в анизотропному кристал!, а отже, Д1 компоненти тензору ефективно! шеи задоволышють сп!вв1дношеннго шх « шу, тг. Таким чином, в поздовжньому МП цнклотронна частота солпчша сп!впадае з щпшотронною частотою вИпьного електрона. В поперечному МП явлено змшюеться дштмн:а електросол!тона здовж ланцюжка. Показано, що ного хвильова функция задовмьняе ИРШ з додатковим членом, що внзначаеться напружешепо МП. Його розв'язок знайдено методом теорп збурень 1 показано, що швидккть солггона та його фаза е осцилюючим функцшми часу. Цнклотронна частота електросолшша в поперечному МП при цьому внзначаеться циклотронною масою солггона

\Ве\

at = -—т тв/

, , = Jm -М , (13)

,( \ у s,x v '

де Ms.x маса ссштона в ланцюжку. Таким чипом, в поперечному МП циклотронна частота солпона менша за циклотронну частоту вшьного електроиа, осмльки маса солгеона перевищуе масу електрона за рахунок зв'язку з деформацию та мае мюце сшввдаюшення

j 2

М =т {X +--(14)

х Ъп V

Перюднчне електромагштне поле (ЕМП) мае двоякий вплив на давндовсью солггони. 3 одного боку, воно може викликатн його фотодисощацно. Ймов1ршсть цього процесу носить резонансшш характер з резонансною частотою

ХА

= 2 • (15)

d,ss tiJw2

OKpiM цього, п!д впливом зовшшньоТ перюдично! сили з боку ЕМП на солкон змниоеться характер Гюго руху, з'являються осцилодн його координати центру мае з частотою ЕМП та зумовлене ними рад1ацише випромшювання та випромшювашшя звукових хвиль. При цьому динам!чна маса солггона е функоцею частота ЕМП. В полях з частотами, меншими за частоту

% = (16)

и п

його динам1чна маса близька до повно'1 масн солгеона М8; в полях же з частотами, бшьшими за ¿и о, важкафононна подсистема не встигае рухатися за легкою кваз1частинкою i деформащя ланщожка залишаеться на Micui, а динам1чна маса солкона наближаеться до масн вкьного електрона. Встановлено, що процес радтцМного випромнповаиия та випромшювання звукових хвиль сол'1тоном в!дбуваеться найбшьш ¡нтенсивно в полях з частотами, близькими до

(0dynaU(%- (17)

Ц] висновки про резоканешш характер влливу ЕМП на давидопсыа солпони, осциляторний характер руху та резонансне випромшювання звукових хвиль, одержан! методом теорп збурень, пщтверджеш результатами числового моделювання динамки електросол1тона в ЕМП, HKi також встановили надзвичайиу стшысть сол!тона в полях велико? iirreHCHBHOCTi на нсрезонансних частотах, коли завщомо немае малого параметра, i справедливють результата, одержаних методом теори збурень, е далеко не очевидною.

В останньому шдроздш другого Роздшу вар!ащйним методом дослдакено вплив температуря на сильно локагпзоваш стани кваз1частинок в ланцюжках з врахуванням електрои-фононно1 взаемодн. Статистичне усереднення гамшьтошану системи з матрицею густнни, визначеною гамшьтошаном фоношв при температур!, вщмшшй в!д нуля, призводить до двох яккних ефект)в впливу температури на солггон: з одного боку, за рахунок фактора Дебая-Уоллера ефективно зменшуеться резонансна або обмшна енерпя кваз^частинки, а отже, зменшуеться и дисперс!я. 3 ¡ншого боку, зростае амшнтуда теплових коливань атом!в та i'x к!нетична енерпя. В результат! цього мае м!сде конкуренщя двох протилежних ефект!в i, як насл!док, вплив температури на солпон мае немонотонний характер. При зростанш температури вщ нуля до деякого значения параметр локал!зацп кваз!частинки зменшуеться, а и енергетичний pioeiib знижуеться. Але при подальшому зростанн! температури цей процес змпносться на протилежний, i при деякому критичному значенн! температури енергетичний р!вень кваз!частинки переходить в неперевну (в континуальному наближенн!) зону. Ц! висновки Bapiauiritioro дослдакеиня п!дтверджен! результатами числового моделювання квантовнм методом Монте-Карло та шшими методами, одержаними тзшше ¡ншими авторами.

В третьому роздш вивчен! властивост! та умови !снування автолокалпованих CTaaie кваз!частинки в системах з кшькома фононними модами. Зокрема, запропоиовано варицшний метод, що дозволяе в рамках единого шдходу описувати три основн! типи сташв кваз!частинки в ланщожку при довшышх значениях сталих взаемод'и кваз'тстинки з довшьним числом фононних мод. Такими станами е полярон малого радиусу, майже в!льний електрон та спонтанно локал!зований солггон-под!бний ст-тн 3i скшченним розм!ром облает! локал!зац!\' (останшн d трнвиьнрних системах називаеться поляроном великого pafliycy), яким вдаовщають три основш наближення в гам1льтон!ан1 Фрьопха (1), та яю

вщпошдають якгсно рЬннм мехапЬмам провщносп та оптичшщ властивостям низьковим^рних молекулярних систем. Запропонована вар1аци1на схема дозволяе единим чипом описувати пс1 три типи основних сташв в залежност! вщ велнчини параметру локашзацн та фактору Дебая-Уоллера. В робот') влерше побудоваш параметричш д'тграми основних електронних сташв в систем! з двома модами коливань, а саме, з акустичною та бездисперсшною оптичною (еГшштеГппвською) в залежност! пщ значень безрозм1рних сталях електрон-фоношшх взаемод!й

Х 2 [Хоп?

я = г =—(18)

ас М «р 2./ЛО0

та параметр! о неад1абатичиост1 в\дпошдних фонониих мод:

Тут хаста Х0р е стал! взаемод!!" з акустичними та оптичннми фононами, а О0е частота оптичних фоношв. Числова мпимпащя енерги як функци пар]ац'1 иного параметру локалЬаци ц з врахуванням нелшШжн залежност! фактора Дебая-Уоллера вщ ц та параметр ¡в системи показала, що сол1тон-под^бш стани з шдмшною ш'д нуля скшчениою областю локал1зацн вщповщають основному стану енерпх при прохмжних значениях вщповщних параметров:

5 Кс 2 ^ас,2' *ор,1 - % - • (20)

у .<,у йу г <у ¿у .. (21)

'ас, 1 'ас ' ас,2 ор,\ ' ор ' ор,2 4 '

Пор1вняння одержаних параметричних д1аграм при врахуваит взаемодп кваз1частинки з двома фононними модами з параметричними дтграмами в ланцюжках з одшею модою показуе, що область юнуваши солпошшх сташв в двомодовому режим! набагато бщьша, н!ж в одномодовому наближенш, коли Вас=0 або §ор=0, I поширюеться в область значяо бшыпих параметр!в неад!абатичпост! ^за умови, коли У =ас,ор)

в!дпов!дае облает! ¡снування локал!зовапого стану в вщповщному

одномодовому наближеннь Таким чином, врахування взаемодГТ кваз]частинки з шшими фононними модами норяд з акустичною може покращити умови локал!зацп кваз1частинки. Як приклад розглянуто утворення сйлшших сташв в ланцюжку з двома рпними атомами в елементаршй кокмрцк Тод! за певних умов сшввщношень мае атом ¡в та вщповщшх резонансных енерпй в ланцюжку надлишковий електрон в зош пров)Дност1 взаемод1е штенсивно з оптичними коливаннями 1 слабше з акустнчними фононами, а надлишкова д^рка в зош провщносп, навпаки, взаемодк бшьш штенсивно з акустнчними, тж з оптичними фононами. Саме для такоУ ситуацп 1 розглянуто вплив слабкоУ взаемод1У з оптичними фононами на параметри давидовського соллона.

Нареигп, в останньому пщроздш цього роздшу методом числового моделювання показано, що в залежност! вщ значень параметр!в гамшьтошану основний електронний стан в двовимфному ашзотропному кристаш може вщповщати полярону малого рад!уса, локал1зованого поблизу одного вузла, сол!тон-под1бному станов-1, локашованому в еюнченшн области та зв'язаному з локальною деформащею, або ж вщповщати майже вшьному електронов!, делокал^зованому по всьому кристалу. Встановлеш параметри, при яких можливе ¡снування стацюнарних солггонних сташв в ¡зотропних та ашзотропних молекулярних двовим1рних гратках, показана стпшсть таких сташв по вщношенню до широкого класу функщй збурення та при вщмшнш ввд нуля швидкоеп солкона в двовимфному молекулярному кластер! з ф1ксованими граничними умовами. Одержан! в цьому пщроздш результата показують яккну вщмшшеть системи ршнянь Давидова В1д ТУ наближення двовим1рним нелнйшшм р1внянням Шредшгера, сол1Тошп розв'язки якого нестшк! по вщношенню до колапсу (в випадку додатковоУ умови нормування хвильовоУ функци це вщповщало б локашзащУ кваз1частинки на одному вузл1, тобто стану полярона малого рад ¡у су).

В четвертому розянп викладеш результата дослщжения двоелектронних стан!в в ланцюжках з електрон-фононною взаемодкю, та показано, що в нульовому ад1абатичному наближенш вони описуються двокомпонентним НРШ, яке в стацюнарному випадку мае вигляд:

= Л'У - 5 =1Л (22)

Тут ¿1/ е одноелектронш власш значения

Найнижчому за енерпею розв'язку вдаовщае синглетннй стан електрошв, що описуеться бколггошюю хвильовою функщею

(х,1) = у/г {х, 0 = у/ы (*,/), де

- весй^х - И0]ехр(Шгс - /ш^Г) (24)

з власним значениям та повною енерпею

= = (25)

вщпов!дно, та з параметрами

лг Ггк » "К2 ,2 _» 2Л/лг4 ч

У=—, Л®. =—-—М. -2т(1 + —^Цг). (26)

Тут М - маса молекули. Цьому розв'язку в1дпов!дае едина потсшнальна яма, створена деформацию ланцюжка. 3 врахуванням кулошвського вщштовхування м^ж електронами хвильова функцш пабувае виразу

+ (27)

де ршноважна вщстань м)ж максимумами розподшв заряду I пнзначасться ефективним зарядом електрошв е* та параметрами снстеми:

15е*2(1-л2) /3=-т-=-. (28)

8Ля4(1-3|2)

У випадку паралельно'/ ор!ентаци спйнв стан, о якому у/х=у/г Ми заборонений, а електрони утворюють триплстний локалЬований стан, який описусться двосол^тонною фуикщсго, япннй вираз якоУ, одержаний з Н-со/итошюТ функцн ОЗР для двокомпонентного 1ГРШ, або ж

зиайдений методом зведення до квадратур, оскшьки, як показано в poöoTi, система р!внянь (22) палежить до класу систем типу Л1увшля, мае вигляд:

М , ехр(ТД) ехр(±Д)

¥' = V2£'COSh(27ZT) Voshi^ix-/;)] cosh([/i(* + Ä)]b V 7

де верхшй злак береться для функцш 1, а шюмйй - для Ц/г- Тут

А , A = (30)

Л е стала штегрувашш, а

{31)

2р Д

Розподш елекгронпо} густшш для функщй (29) задаеться виразом

2

р(х) a уг2 + ^ = — {cosh_2[Mx - Ä)] + cosh_2[//(x + й)]}, (32) 1 J g

а отже, e функщею з двома максимумами, розташованими на вщсташ R один вщ одного. Стала штегрувашш Л описуе ступшь колективЬацн слектрошв в ланщожку: при Я~ 0 електронш стани повшстю колектив1зоваш, i обпдва електрони приймають сшвалентну участь в утворенш двоелекгроиного триплетного стану, в той час як при Л Ф Осиметрк порушена i при достатньо великих значениях А функцн та у/г описують 1зольован1 сол}тони. Енерпя двоелекгроиного триплетного стану залежить вщ величишг R:

Е= -\jg2 + 2 Jg2 cosh2 (gA)exp(-2gn (33)

6

звадки виплнвае, що мш електросолпонами д]е в1дштовхування, зумовлене експоиелщйно сладною силою

<5F

F«~ ссехр(-2 gR), (34)

«Ж

Повна енерпя з врахуванням додаткових члешв, зумовлених неад^абатичнимя членами повного гамшьтошапу, в першому порядку теори збурень мае такнй вигляд

6 6 8тгУ со5Ьг(Д§) 8л- 7? сог11(Д^) 3 я

Тут у ~ Л¥о7т/(/а) означае параметр неад1абатнчность М1тм пугачи вираз дла П0ВП01 енергп триплетного стану по К, можна знайти ртноважну вщстань мЬк одноелектронними максимумами.

Па в'щмшу шд ад1абатнчинх, в неадтбатичнпх системах за виконашш умови

У>Гсг* 3)5^ (36)

електрони утворюють зв'язаний стан, що огшсуеться хвнльсвою функщею

%(хгх2) = ^совЬ-,(2^г/а)ехр(1рД), (37)

яка залежить вщ координата центру мае електронт та Ух вщиосноТ координата:

Я = г = х,-хг. (38)

Тут р - ¡мпульс, Ь - довжина ланцюжка, а £* е ефективний параметр нелшпшосп,

2

* ¥ Ф

г =?? ехр((К) = -- ./ = УехрС-ГГ) (39)

и

який внзначаеться з врахуванням перенормупапня електрогтоТ зони за рахунок таем од ¡1 з фопонною шдсистемою, що виэиачаеться з трансцендентного р'шняння

Г = /7ехр(2П (40)

пУ тс у

а '

Такий зв'язаний двоелектронний стан мае енергно

Е 4/+14А//2, (41)

4 т *

де ш* е ефектнвна маса електрона: т*=ш ехр^). Вш е енергетично стШким при досигь силынй електрон-фононнш взаемодн, коли виконуеться нер1вшсть £ > 3/2. При слаб ил й взаемодн кореляцш електрошв надто слабка \ вони переходять в незв'язаний делокатнзований стан.

В п'ятому розлщ вивчено багатосолпонш стани в системах, що задовольняють умов1 адшбатичноеп. Зокрема, доел цежено взасмодцо двох б1сол!тошв та показано, що внашдок електрон-фононноГ взаемодн м\ж двома синглетними бюолпонамн ¡снуе вщштовхування, завдяки якому бюолаони не утворюють "краплини", а розподшпоться в ланцюжку на певшй В1дстаи1, яка визиачаеться врахуванням неад1абатичних члешв гамшьтошану, аналопчно тому, як це мае мкце для двох електросолггошв з паралелышми спншш. Ця пщетань тим бшьша, чим менший параметр неад1абатнчност! ланцюжка, 1 визначаегься з р^вшшня

Л5ехр(^Л) = -г^т. (42)

I б^я-3

При малих концентрац1ях носив заряду та при низьких температурах в ланцюжку утворюеться бколшшний конденсат у вигляд1 перюдично! гратки бюолггошв, що задаеться кнощальною хвилею з огинаючою, що описуеться ел^птичною функщею Якоб!

(43)

в якому Е(к) е повний елштичний штеграл другого роду, а модуль елщтичноТ функци внэначаеться концентращею носив зпдно з1 сшввщношенням:

(тут К(/г) - повний елттичнин штеграл першого роду), зшдюля знаходнмо

к1 я1-1бехр(-я/^) (45)

Густина енергн пщпотдного стану, розрахована на перюд, такой с функщею концентраци носГт:

ееп^ = - * V - *2)]Я~3(*) (46)

Утворення бколпчншого конденсату зумоплюе щшииу п енергетпчному спектр! системи, ширина якоТ визначасться сшввщношенням

3 и Е*(к)К(к) Е^{к)Кг{к) 1

з якого випливае, що такий б!сол!тошшй конденсат енергетнчно стойкий при не дуже високнх концентрациях носив заряду, менших критичного значения:

при якому нашвширина бколпона в конденсат! доршшое вщсташ мш бколтшами, густини еисргн бгсолгсоиного конденсщу та делокал130ваних некогерентннх носив ствпадають, а сама полипа зануляеться. 3 внразу (47) випливае такой, що ширина щЬтапн б!сол!тонного конденсату немонотонно заложить гчд концентраци носив. Наблнжено ця залежн!сть може бути представлена формулою

Д ./£«%-65), (49)

з яко!" знаходнмо оптимальну коицентрацпо

при яюй щ'шша мае найб1льшу ширину

А (51)

max 26

В po6ori зроблено анализ залежноеп параметр1в, що визначають ширину щшши бколпхшного конденсату, а це, зпдно з (49) та (5), стала електрон-фононного зв'язку j, обмпший штеграл J та коефпнеит пружноеп w, в1д прикладеного зовшшнього тиску, що дозволяе знайти залежшеть критично1 температурн переходу В1д тиску:

дГ Т ¿»In Т

_с=__с-£ (52)

сР ЪВ д\па

де В - модуль пружность Одержана в робоп теоретично залежшеть dTJdl* в1д концентрацп косив заряду з високою точн!стю сшвпадае з експериментальними даними для сполук Lai.jMiCuO.i (див. Wijngaarden R.J., van Eenige E.N., Sclioltz J.J., Hemmes H.K., Griessen R// Molecular Systems under High Pressure. Пщ редакщею Pucci R., Piccito. - Amsterdam: North-Holland, 1991. P. 360; Wijngaarden R.J., Griessen R// Studies of High-Temperature Superconductors. ГПд редакщею A.V. Narlikar, - New York: Nova Science Publishers Inc., 1993. - P. 160-169).

Дослщжеш бколпчэнш стани в систем! паралельних ланцюжюв, що моделюють сильно ашзотропш киазшдновимфш системи 3i слабкою взаемод1ею м1ж ланцюжками, як то в оргашчних сполуках, деяких металооксидах, актинових волокнах у прнсутносп бшка ф1мбршу та мжротубулах в бюлопчних клггинах. Показано, що при скшченному не дуже великому числу ланцюжгив бколггошшй розпод'ш, повна енерпя та енерпя зв'язку бюолггошв залежать в1д числа ланцюжюв.

Вивчено динамку бюолггошв в постшному магштному nojii i показано, що циклотронна частота бюол1Тона в магштному noni, поперечному напрямку ланцюжмв в сильно ашзотропному кристаш, менша за в1дпов1дну циклотронну частоту солггона:

Q - У' Д = /53)

VTTa' д 3f(V ( }

де а>в f визначено сшввщношенням ( 13).

Розраховано вклад бксштошв в диферепциший nepepi3 нружного розсмяшш холодних нейтронов Аа, зокрема, показано, що цей вклад бщьший за вклад вщ сол1тошв, i також представляеться у вигляд» суми двох доданюв, один з яких не залежить вщ швидкост1 бюоллона, а другий Уй пропорцшнпй i мае р1зкий максимум в напрямку дзеркального тдбнвання nernpoiiiu вщ ланцюжка. 3i збшьшешшм локашаци бнюл^ошв Ух вклад в повний nepepi3 розаяиня нейтрошв зростае. Ц1 висновки яюсно узгоджуються з експериментальними даннми розаяння нейтрошв на монокристапах Низысовгопрного оксиду La2-xSrxNi04+y (див. Hayden S.M., et al. // Phys. Rev. Lett. - 1992. - V. 68. - P. 1061-1064) та in.

Спнраючись на одержат в попередшх роздшах результата, в останньому тдроздии роботи розвинуто 6iconiToiiHnfi мехашзм метабол1чного транспорту заряд1в в продесах дихання та фотосинтезу в бюлопчних системах, який може забезпечити транспорт заряд!в на MaKpociconi4ni вщсташ в високомолекулярних комплексах, що входять до складу ланцюжка електронного транспорту, зокрема, в флавопротещах та цитохромах с. В рамках такого мехашзму набувае обгрунтування загалыю прийнята емшрпчна схема, зпдно з якого електрони переносяться поодишц на дшянках, що включають цитохроми, та попарно на диянках, що включають кофермент Q: NAD-CoQ. Це може бути пов'язане з тим, що в цитохромах ¡снуе локальне мапптне пола, створене оркитованнми в одному напрямку магштними моментами атом in зал!за, що входять в гем з ферумпорф1ршюш1ми простетичними трупами. Це поле поляризуе cnimi електрошв в одному напрямку, а таш електрони при врахуваши взаемод>У з водневими зв'язками, переносяться в триплетному стаи!, якому вщповщають просторово рознесеш одноелектронш функщУ сол1тонного типу. В той же час флавопротещи включають негемозе залпо i там немас фасовано!" opiniraniV магштних мометзв, завдяки чому в середньому магштне поле вщсутне, що сприяе утвореншо синглетннх бюодттошн. Отже, на цих дшянках електронного транспорту електрони переносяться попарно у вигляд! двох пар, оскшьки кйж бюолпчэнами ¡снуе вщштовхуваиня i вони не утворюють бколпонш краплини.

висиовки

В робот! одержан! нов! науково обгрунтоваш результат« в галуз! теоретично!' ф!зикн, як! в сукупност1 розв'язують важливу наукову проблему теоретичного праху наш hi електрон-фоионноУ взаемод|У в ннзысовнм!рннх молекулярних системах при пром!жних значениях сталоУ взаемодн, встановлеш умовн ¡снування та визначеш властавост! нейтралышх та заряджених одно- та багатосол!тонних стоаш та Ух прояви в експернменталыю вим!рюваних властивостях молекулярних систем, що мають широке практичне застосування. Зокрема:

• Встановлен! загальи! умовп ¡снування та дкнаьпчш властивост! одно- та багатосол!тошшх стан1в в низьковтйрних молекулярних системах при наявност! од1ис\' або млысох фоношшх мод. Запропоновано вар!ащГшнй метод для вазначешш основного електронного стану в таких системах,

, який дозволяе описувати в рамках единого шдходу три головн! типи cranio, а саме, полярон малого радиусу, майлсе в!лышй електрон та солпон. Обнислено енерпш снетеми та параметр локал!зац!У кваз!частинки з врахуванням фактора Франка-Кондона в залежиоелч в1д параметр!в системи.

• Побудоваш параметричн! дшграмн основних електронних стан!в в ланцюжку з одн¡ею акустнчною та одн!ею оптичною (ейнштейшвською) модою коливань. Показано, що cojiiionni стани ¡снують в певному ¡нтервал! значень сталих електрон-фононного зв'язку та вщповщних napaiuerpia неад1абатичност1 та обчислсн! i'x критичш значения. Доведено, що наявшеть другоТ фононноУ мода з малим значениям параметру неад1абатичноеп в систем! збшьшуе область ¡снування автолокал!зованих сташв пор!вняно з одиофоношшм наблнженням. Розраховано ефективну масу та параметрн давидовського солкоиа в ланцюжку з двома атомами в елементарнШ ком!рц! з врахуванням слабкоУ взаемодй' з оптичними коливаннями.

• Методом оберненоУ задач! розешння доонджено просторово-часову еволюцно нормованого на одиницю збудження, що описуеться нелнийним р1внянням Шредшгера, для початкових умов, що не належать до класу безв!дбивннх потснц1ал1в. Остановлено, що при фжсованих початкових умовах збудження сол!тони можуть генеруватися в системах, параметр нелнийносп яких перевнщуе деяке критичне значения, величина якого зал ежить В1д конкретного вигляду початкових умов. В ланцюжку з заданими параметрами, що визначають параметр нелшшноеп, солггони можуть генеруватися лише ¡мпульсами, що не надто швидко спадають

уподонж просторовоТ координати, при цьому е оптимальне значения ширини початкового ¡мпульсу, коли найбшына частина його енергн локал1зуеться в енергн сол!тона.

• Запропоновано мехашзм геиерацц солггошв з кшця нашвнескшчениого молекулярного ланцюжка та показано, що нёмодульоваш початков! ¡мпульси, тобто таю, що мають пульовий хвильовий вектор, можуть генерувати в нашвнескшченних системах солхтон(н) з вщмншою вщ нуля швндшстю. Показано, що змпиоючи ступшь локал!зацн початкового ¡мпульсу та подаючи ¡мпульс на р)зш делянки ланцюжка, можна управляти ефектившстю утворенпя сол!тон!в та керувати параметрами сол!тонних ¡мпулыпв.

• Внвчен! дииашчш власти пост! давидовських солгеошв в дискретному ланцюжку. Показано, що в дискретному ланцюжку сол!тон рухаеться в потенщалыюму рельеф! Пайерлса-Набарро, внасл!док якого швидкють кваз!частинки с осцилюючою функщею, та визначено амгаптуду ! частоту цих осциляц!й. Показано, що подолання бар'еру Пайерлса-Набарро носить пороговий характер як по вщношеншо до величшш несучого хвильового вектора, так \ по в!дношенню до енергн зв'язку солггона.

• Показано, що з! зб!льшенням хвильового числа кваз!частинки и швидк!сть зб!льшуеться, поступово виходячи на насичення, величина якого залежить вщ сп!вв!дношепня м1ж шириною електронно!" зони та характерною енерпсю фоношв. Зокрема, при значениях параметрт, характерних для полшацетилену, величина насичення швидкосп ноЫУв менша за швидк!сть звуку в ланцюжку, що пояснюе експериментальн! дан!, зпдно з якими насичення в полдоацетилеш складае 0.7Уа.

• Встановлено немонотонний характер впливу температури на сильно локашзоваш стани в низьковим!рних молекулярних системах. Показано, що при зростанш температури в!д нуля до деякого критичного значения область локал1заци кваз!частинки звужуеться, а енерпя зв'язку зростае за рахунок ефективного звуження ширини електронно!' зони ! зменшення дисперсн. При подальшому зб!льшенн! температури огинаюча кваз!частннки починае розмнватися, а повна енерпя зростае 1 солконний енергетичний р1вень поступово переходить в зону.

• За допомогою комп'ютерного моделювання доведена можлив!сть !сиування та стшюсть зв'язаних сол!тон-под!бних статна в певному штерваш значень параметр1в в ¡зотропних та ашзотропних двовим!рннх молекулярних системах.

«> Показано, що двоелектронн! автолокал!зоваш стани в ад!абагичних системах описуються двокомпоиентним нел!н!Гшим р!внянням Шредшгера та записано його розв'язок в квадратурах. Показано, що

основному станов! системи вщповадае синглетний бколгтон з утворенням в ланцюжку едино! потенц1ально1 ями з одним зв'язаним енергетичним р1внем у н!й.

• Показано, що в триплетному стаж м'1Ж кваз!частинками ¡снус вщштовхування, в результат! якого в ланцюжку утворюються дв1 просторово рознесеш потенщальш ями, а вщповщний розпод!л заряду описуеться двогорбою функщею. Вперше дослщжено роль неад1абатичних члешв гамшьтошану, показано Ух стабшзуючий вплив на дво- та багатосол!тонш стани та одержана залежшсть р1вноважно! вщстан! м!ж максимумами розподшу зарядово! густнни В1Д параметр1в системи.

• Встановлено, що в сильно неад1абатнчних системах електрони (д!рки) утворюють делокал1Эований зв'язаний стан на зразок купер1вськ01 пари, що описуеться хвильовою фушацею, яка делокалЬована по координат! центру мае та локалЬована по вшюснш координата

• Показано, що при скшченшй концентрац!!" ноЫУв заряду при низьких температурах в ад1абатичних системах утворюеться бюолшшний конденсат у вигляд1 перюдичноУ фатки б!сол!тошв, що описуеться кнощальною хвилею. Встановлено, що ширина щишни в енергетичному спектр! при нульовш температур!, зумовлена утворенням конденсату, немонотонно залежить вщ концентраци носив заряду та що ¡снуе критичне значения концентраци, вище якого бколгтонний конденсат розпадаеться. Показано, що змша критично!' температури з тиском ¡стотно залежить В1д початково) концентраци носив заряду, та що критична температура може як збшылупатися, так 1 зменшуватися 31 збшьшенням тиску в залежност1 вщ вщповщноУ змши концентрац11 носив заряду, що яккно I юльюсно сшвпадае з експериментальнями даними.

• Вивчено динам!чш властивосл ссштотв та бколпхннв в зовшшшх полях. Показано, що в магштному пол!, паралелыюму ланцюжкам, динамка солггошв складаеться з двох компонент - руху вшышх сол1тон1в уподовж ланцюжка та руху вшышх зонних електрошв по замкнутих орбпах в напрямку, поперечному напрямку поля та ша ланцюжюв, з циклотронною частотою зонних електрошв. В магштному пол!, перпендикулярному в!с1 ланщожк!в, ¡стотно змппоеться компонента руху солпошв уподовж ланцюжюв. Швидк!сть та фаза цього руху е осцилюючими функц!ями часу, причому еф'ективна циклотронна частота осциляцш бкол!тона менша за циклотронну частоту солпона та зонного електрона.

• Встановлено, що в спектр! да електомагн!тного випромшювання на сол!тон е дв! резонанеш часготи, одна з яких пов'язана з його фотодисощацкю, а !нша пов'язана з нроцесами поглинання енерпУ та

випромнповання звукових хвиль, зумовленими осциляторним рухом координати центру мае ссиптона в зовшшньому змпшому гаш. Встановлено, що динаг.пчна маса солкошв немонотонно залежить В1Д частоти зовшшнього електромагнпного поля.

• Показано, що бюолионний вклад в пружне розс1яння нейтрошв на молекулярних ланшожках перевищус вклад вщ солгтошв, та що зумовлеш бюол ¡тонами члени в перер1з1 розаяння мають додатков1 максимуми, що поясшое експериментн з розс1яння холодних нейтрошв на ряд1 кристал!в.

• Розвинуто б1сол1тонний мехашзм метабол1Чного транспорту на макроскошчш вщеташ заряд! в в процесах дихання та фотосинтезу бюлопчних систем, який пояснюе ряд характерних ознак цих процес1В та певш аспекти впливу на них зовшшнього магнггного поля та електромагштних випромпоовань. Зокрема, цей мехашзм пояснюе високу ефектившеть процес'т транспорту заряд!в; визначае, на яких дшьницях процесу дихання електрони нереносяться поодинш, а на яких попарно; пояснюе резонанешш вплив мщрохвильового випромиповання на бюлопчш системи.

Достовфш'сть результатов, одержаних анаштичними методами, перев!рялася Гх пор1внянням з результатами числових розрахунюв, а також пор1внянням з результатами ¡нших авторов, коли таю були, та з експериментальними даними в раз1 Тх наивность Одержан! теоретичш результат» корелюють з експериментальними даними, узгоджуються з загальними теоретичними основами сучасно\' ф1зики, та поясшоють експериментальш електричш та оптичш властивост! широкого класу 11изьковим!ршгх оргашчних та неоргашчних сполук.

СПИСОК ОПУБЛ1КОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦН

1. Брижик Л.С. Бисолитоны в одномерных молекулярных системах// ФНТ. - 1986. - Т. 12, No 7. - С. 769-772.

2. Брижик Л.С., Давыдов А.С. Сверхпроводимость квазиодномерных молекулярных систем// ФНТ. - 1987. - T.13,No 11. - С. 1222-1225.

3. Brizhik L.S., Davydov A.S. Soliton mechanism of superconductivity in organic quasi-one-dimensional crystals// Phys. Stat. Sol. (b). - 1987. - V. 143, No 3.-P. 689-698.

4. Brizhik L.S., Gaididei Yu.B., Vakhnenko A.A., Vakhnenko V.A. Soliton generation in semi-infinite molecular chains// Phys. Stat. Sol. (b). -1988. - V. 146, No 4. - P. 605-612.

5. Брижик Л.С., Давыдов A.C., Першко И.И. Квантовая теория сильной автолокализации квазичастицы в линейной молекулярной системе// ТМФ. - 1988. - Т. 77, No 2. - С. 179-189.

6. Brizhik L.S. Soliton generation in infinite and half-infinite molecular chains// NATO AS1 Series, Serie B: Physics. - 1990. - V.243. - P. 133-141.

7. Брижик Л.С. Динамика солитона в постоянном магнитном поле// ТМФ. - 1990. - Т. 83, No 3. - С. 342-347.

8. Brizhik L.S. Bisoliton in constant magnetic field// Phys. Stat. Sol.(b). - 1990. - V. 157, No 2. - C. 649-655.

9. Brizhik L.S. The dynamics of soiitons in constant magnetic field// Nonlinear World 'V.G. Bar'yakhtar, V.M. Chernousenko, N.S. Erokhin, A.G. Sitenko, V.E. Zakharov eds. - N.Y.: World Scientific, 1990. - P. 1188-1196.

10. Brizhik L.S. The soliton and bisoliton input into the elastic scattering of slow neutrons// NATO ASI Series, Serie B: Physics. - 1990. - V.243. - P. 425-427.

11. Brizhik L.S., Eremko A.A. Soliton states in a chain with two atoms per elementary cell// Phys. Stat. Sol.(b). -1991. - V. 164, No 3. - P. 525-536.

12. Brizhik L.S. Bisoliton mechanism of electron transport in biological systems// J. Biol. Phys. - 1993. - V.l9,No l.-P. 123-131.

13. Brizhik L.S. Soliton generation in molecular chains// Phys. Rev.Bl -1993. - V.48, No 5. - P. 3142-3144.

14. Brizhik L.S. Bisolitons in a layered crystal// Chaos, Soiitons and Fractals. - 1993. - V. 3,No l.-P. 61-65.

15. Brizhik L.S.. The soliton mechanism of charge and energy transfer in low-dimensional systems// Atti Accademia Peloritana dei Pericolanti. - 1994. -Vol. LXX. - P. 5-20.

16. Brizhik L.S., Eremko A.A. Bound states of electrons in one-dimensiona! chain//Phys. Stat. Sol. (b). - 1994., V.182, No 2. - P. 89-96.

17. Brizhik L., Pucci R., Siringo F.. On the dependence of critical temperature from pressure in the bisoliton model of high-temperature superconductivity// High Pressure Research. - 1994. - V. 11, No 11. - P. 375383.

18. Брижик Л.С. Молекулярные солитоны в одномерных цепочках с электрон-фононньш взаимодействием// ЖФХ. - 1995. - Т. 69, No 8. - С. 1372-1374.

19. Brizhik L.S. Doping and pressure influence on the critical temperature in frame of the bisoliton model of superconductivity// Nonlinear

Superconducting Devices and High-Tc Materials/ R.D. Parmentier and N.F. Pederson eds. - London, World Scientific, 1995. - P. 67-74.

20. Brizhik L.S., Eremko A.A. Electron autolocalized states in molecular chains//Physica D. - 1995. - V. 81, No 2. - P. 295-304.

21. Brizhik L.S., Eremko A.A. One-dimensional electron-phonon system at arbitrary coupling constant// Z. Phys. B. - 1997. - V. 104. - P. 771-775.

22. Brizhik L.S., Eremko A.A. Possible mechanism of electromagnetic radiation influence on charge transport in biosystems// Physics of the Alive. -1997. - V. 5. - P. 9-17.

23. Brizhik L.S., Eremko A.A. On the pair correlations between electro-solitons// Pair Correlation in Many-Fermions Systems (V. Kresin, ed). - N.Y.: Plenum, 1997. - P. 173-184.

24. Brizhik L., Cruzeiro-Hansson L., Eremko A. Influence of electromagnetic radiation on molecular solitons// J. Biol. Phys. - 1998. - V. 24, No 1. - P. 19-39.

25. Brizhik L.S., Cruzeiro-Hansson L., Eremko A.A. Electromagnetic radiation influence on nonlinear charge transport in biosystems// J. Biol. Phys. -1999. - V.24, No 2/4. - P. 223-232.

26. Brizhik L.S., Dichtel K., Eremko A.A. Spontaneously localized electron states in a chain with electron-phonon coupling: variational approach// J. Superconductivity. - 1999. - V. 12. - P. 339-341.

27. Brizhik L.S., Eremko A.A. Role of bisolitons and their correlations in charge transfer processes//J. Biol. Phys. - 1999.'- V. 24, No 2/4. - P. 233-244.

28. Brizhik L.S., Eremko A.A. The role of the Pauli principle in the formation of autolocalized electron states// Yicp. fl>i3. }K. - 1999. - T. 44, No 8. -P. 1022-1029.

29. Brizhik L., Eremko A. Microwave electromagnetic radiation influence on charge transport in respiratory processes H Physics of the Alive. -1999,-V.7.-P. 193-195.

30. Brizhik L., Cruzeiro-Hansson L., Eremko A., Olkhovska Yu. Soliton dynamics and Peierls-Nabarro barrier in a discrete molecular chain// Phys. Rev. B. - 2000. - V.61, issue 2. - P. 1129-1141.

31. Brizhik L.S., Eremko A.A. Ground state diagram of a ID electron-phonon system// Synth. Met. - 2000. - V. 109, No. 1-3. - P. 113-116.

32. Brizhik L.S., Cruzeiro-Hansson L, Eremko A.A, Olkhovska Yu.Y. Polaron dynamics ând Peierls-Nabarro barrier in a discrete molecular chain// Synth. Met. - 2000. - V. 109, No. 1-3. -P. 117-121.

Брнж'пк J1.С. Умшш iciiyoauufl га динамшн! luiacmuocii автолокалвоиаиих uicicrpoiuiiix era и in в шпьковшпрпих молекулярпнх системах. - Рукопис.

Дисертащя на здобутгя паукового ступеня доктора ф!зико-матема-тичннх наук за спещалыпспо 01.04.02 - теоретична фгзика. - 1нстигут теоретично! ф1зики ¡м. М.М. Боголюбова НАН Укра'ши, Khïb, 2000.

Дисертацио присвячено проблемам електрон-фононноУ взаемодп та властивостям солггошв в ш1зьковнм1рних молекулярних системах. Вста-новлеш умови ¡сиуваиня давндовських солггошв, побудовано парамег-pii4iii fliarpaMii осиовних електронних станш. Дошджено еволюцпо почат-кових ¡MnyjibciB в нескшчешшх та нашвнескшчешшх ланцюжках. Вивче-но взаемод'ио солггошв з врахуванням неад1абатичних поправок та дина-MÎ4iii BnacTHBOCTi сол1тошв в зовшшшх полях, внлив тиску, температури, рельефу Пайерлса-Ыабарро. Запропоновано бколггонний мехашзм метабо-Л1чиого транспорту заряд'ш. Одержат в po6oTi теоретичш результат!! ягасно та KÎJiLK'icuo поясшоють ряд властивостей низьковим1рних систем та резонансний характер бюлопчиоУ дп електромаоитних випромшговань. Ключей» слова: солггои, 6ic0jÙT0ïi, електрон-фононна взаемод'ш, низько-BHMipni системи, транспорт енерпУ та заряда, рельеф Пайерлса-Набарро, обернена задача розЫяшш, мехашзм дп електромагштних випромпновань,

Brizhik L.S. Existence conditions and dynamic properties of self-trapped electron states in low-dimensional molecular systems. - Manuscript.

Thesis for a doctor's degree by speciality 01.04.02 - theoretical physics. -Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, Ukrainian National Academy of Sciences, Kyiv, 2000.

The thesis deals with the problem of electron-phonon coupling in low-dimensional systems. The neutral and charged solitons in the form of self-trapped exciton or electron states, self-consistent with the local distortion of the system are studied. Soliton existence conditions are estimated and parametric diagrams of electron ground states are built. The evolution of initial pulses in infinite and semi-infinite systems is studied. The interactions between solitons with account of nonadiabaticity are investigated, as well as their dynamic properties under the influence of electromagnetic and constant magnetic fields, Peierls-Nabarro relief, pressure and temperature. Bisoliton mechanism of metabolic charge transport is suggested. The results present new direction in the theory of solitons and have been applied to explain properties of low-dimensional systems and resonance bioeffects of electromagnetic radiations. Key words: soliton, bisoliton, electron-phonon coupling, low-dimensional systems, charge and energy transport, Peierls-Nabarro relief, inverse scattering transformation, mechanisms of electromagnetic radiation bioeffects.

Бршкик JI.C. Условия существования п динамические свойства явтолокялнзованных электронных состояний в низкоразмерных молекулярных системах. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 01.04.02 - теоретическая физика. -Институт теоретической физики им. H.H. Боголюбова HAH Украины, Киев, 2000.

Диссертация посвящена проблемам электрон-фононного взаимодействия н обусловленным им нейтральным (экситонным или молекулярным) и заряженным (электронным или дырочным) солитонам в низкоразмерных молекулярных системах. Такие солитоны представляют собой автолокалн-зованные экситонные или электронные состояния, самосогласованные с локальной деформацией системы, и описываемые системой нелинейных уравнений Давыдова, которые в результате ряда приближений могут быть сведены к нелинейному уравнению Шредингера. Методом обратной задачи рассеяния изучена пространственно-временная эволюция начальных условий, которые не принадлежат к классу безотражательных потенциалов, в частности, прямоугольной ступеньки и убывающей экспоненты, в системах, описываемых нелинейным уравнением Шредингера, и установлена зависимость солитонных параметров от характеристик начальных условий возбуждения. Изучена генерация солитонов в бесконечных и полубесконечных молекулярных системах и найдены оптимальные параметры начальных условий данного класса, при которых наиболее эффективно генерируются солитоны. Установлены условия существования солитонных состояний в одномерных, а также изотропных и анизотропных двумерных системах. Построены параметрические диаграммы основных электронных состояний в цепочках с двумя фононными модами колебаний (одной акустической и одной бездисперсионной оптической). Изучено взаимодействие между электросолитонами с учетом неаднаба-тичности системы. Показано, что в нулевом адаиабатическом приближении два избыточных электрона или дырки в деформируемой цепочке описываются двухкомпонентным нелинейным уравнением Шредингера, решение которого выписано в квадратурах, а также найдено в явном виде из двухсолитониой формулы, определенной методом обратной задачи рассеяния. Показано, что в адиабатических системах два избыточных носителя образуют сннглетное бисолитонное или триплетное локализованное состояние в зависимости от ориентации их спинов, а в неадиабати-

ческих системах образуется связанное делокалнзованное двухэлектронное состояние. Установлено, что между электронами с параллельными спинами и между бисолитонами помимо кулоновского отталкивания существует фсрми-отталкивание, в результате чего они распределяются в цепи на конечном расстоянии, определяемом неадиабатическими поправками. Рассчитаны параметры бисолитонов в системе параллельных цепочек. Установлены условия существования бисолитонного конденсата, который-образуется в цепочке при конечной концентрации носителей заряда, меньшей критической, и при низких температурах.

Изучены динамические свойства солитонов и бисолитонов под воздействием внешних полей, в частности, постоянного магнитного или электромагнитного полей, и влияние давления. Изучена динамика солитонов в дискретных системах и показано существование в них потенциального рельефа Пайерлса-Набарро, найдены его параметры и установлены условия пшшнга им солитонов. . Впервые установлена немонотонная зависимость параметра локализации и энергии сильно локализованных состояний от температуры. Рассчитан бисолитонный вклад в сечение упругого рассеяния ненттронов.

Полученные в работе результаты объясняют экспериментально установленные физические свойства низкоразмерпых молекулярных систем при промежуточных значениях электрон-фононной связи. Предложено объяснение экспериментально наблюдаемого насыщения скорости носителей заряда при скоростях, меньших скорости звука, в системах типа полидиацетилена в сильных электрических полях. Впервые установлен немонотонный характер зависимости ширины энергетической щели бисолитонного конденсата и связанной с ней критической температуры перехода от величины допинга и приложенного давления.

Предложен бисолитонный механизм метаболического транспорта зарядов на макроскопические расстояния в процессах дыхания и фотосинтеза в биологических системах, а также предложен механизм резонансного нетеплового воздействия электромагнитных излучений на биосистемы.

Ключевые слова: солитон, бисолитон, электрон-фононное взаимодействие, транспорт энергии и зарядов, рельеф Пайерлса-Набарро, метод обратной задачи рассеяния, механизмы биологического действия электромагнитных излучений.