Назва наукової школи, рік заснування:
„Реалістичне фізико-хімічне портретування нанорозмірних систем”, 2000 рік.
Напрями наукових досліджень:
Дослідження здійснюються шляхом чисельного експерименту важливих для технологій наноелектроніки просторової будови та електронних властивостей нанорозмірних мета- та гібридних матеріалів (нуль-, одно-, двовимірних та комбінованих наногетеросистем, гібридних матеріалів тощо). У дослідженні застосовуються теоретичні методи із перших принципів – підходи, що потребують тільки інформації про хімічний склад об’єкта для описання властивостей, котрі спостерігаються в експерименті. Використовується авторський комплекс комп’ютерних програм для отримання результатів та встановлення механізмів, що дозволяють інтерпретувати відомі ключові експериментальні дані, передбачувати нові типи наноструктур та їх властивості, керувати цими властивостями.
Керівник наукової школи:
Балабай Руслана Михайлівна, доктор фіз.-мат. наук, доцент, професор кафедри фізики та методики її навчання
Балабай Руслана Михайлівна у 1982 році з відзнакою закінчила фізико-технічний факультет Харківського політехнічного інституту за спеціальністю „криогенна електроніка”. З 1984 року працює у Криворізькому педагогічному інституті. У період з 1985 по 1988 роки навчалася в аспірантурі за спеціальністю „Фізика твердого тіла” при Південноукраїнському національному педагогічному університеті імені К. Д. Ушинського. У 1993 році рішенням спеціалізованої вченої ради Одеського державного університету ім. І. І. Мечникова Балабай Р.М. присуджено науковий ступінь кандидата фізико-математичних наук за дисертаційне дослідження „Конфігурації точкових дефектів у кремнії при критичних концентраціях” за спеціальністю 01.04.07 „Фізика твердого тіла”. У 1999 році присвоєне вчене звання доцента.
У 2005 році Балабай Р.М. нагороджена знаком „Відмінник освіти України”.
У 2014 році доцент Балабай Р.М. захистила дисертацію на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук в Київському національному університету імені Тараса Шевченка зі спеціальності 01.04.07 «Фізики твердого тіла» „Особливості розподілу електронної густини в нанорозмірних функціональних матеріалах”.
Балабай Р.М. опублікувала 150 наукових праць (значна частина яких у співавторстві із студентами або аспірантами), серед них публікації в журналах Applied Physics A: Materials Science & Processing, Український фізичний журнал, Photoelectronics, Фізика і хімія твердого тіла, Radiation Measurements, Нові технології, НаносистемыНаноматериалыНанотехнологии, Фізика та інженерія поверхні, Сенсорна електроніка і мікросистемні технології тощо.
Балабай Р.М. брала участь у 50 міжнародних конференціях; є автором монографії «Обчислювальні методи із перших принципів у фізиці твердого тіла: квантово-механічна молекулярна динаміка», навчально-методичних посібників: «Задачі зі статистичної фізики та термодинаміки ( з розв'язаннями)», «Лекції з фізики твердого тіла», «Методичні вказівки до лабораторного практикуму з „Електротехніки” ».
Балабай Р.М. з 2002 року керує фундаментальними науковими дослідженням з бюджетним фінансуванням по темі:
1. «Просторова будова та енергетичні властивості нанооб’єктів у матриці кремнію та інших напівпровідниках» (Державний реєстраційний номер № 0106И001991). Початок - 01.01.2002 р., закінчення - 31.12.2011 р.
2. Визначення просторової будови та електронних властивостей нанорозмірних твердотільних функціональних структур (Номер державної реєстрації: 0114U003454). Початок - 01.01.2014 р., закінчення - 31.12.2016 р.
Балабай Р.М успішно керує науковою роботою аспірантів кафедри фізики та методики її навчання зі спеціальності «Фізика твердого тіла».
Останні наукові праці дослідників наукової школи:
| № | Повні дані про статті з веб-адресою електронної версії |
Наукометр. база даних |
| 1 |
Balabai R.M., Chernikova H.N. Platinum–nickel alloy catalysts for fuel elements //Applied Physics A. – 2014. – Vol. 116, №.2. – P. 649-655. DOI 10.1007/s00339-014-8285-7. http://link.springer.com/article/10.1007/s00339-014-8285-7 |
Scopus |
| 2 | Balabai R.M., Gorbanyuk T.I., Litovchenko V.G., Chernikova H.N. Activation of Catalytic Properties of Metal Nanoclusters // Ukr. J. Phys. – 2014. – Vol. 59, № 7. – P. 726-731. http://www.ujp.bitp.kiev.ua/files/journals/59/7/590710p.pdf | Scopus |
| 3 |
Balabai R.M., Barilka A.G. Graphene wetting by methanol or water // Ukr. J. Phys. – 2015. – Vol. 60, № 10. – P.1050-1055. http://ujphys.bitp.kiev.ua/files/journals/60/10/601008pu.pdf |
Scopus |
| 4 |
Балабай Р.М., Грицуля Д.Ю., Здещиц А.В., Тарасова О.Ю. Електронна структура та діелектрична матриця модельних фотонних кристалів, складених із волокон: розрахунки із перших принципів // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies. – 2015. – Т. 13, № 4 . – С.707–720. http://www.imp.kiev.ua/nanosys/media/pdf/2015/4/nano_vol13_iss4_p0707p0720_2015.pdf |
Scopus |
| 5 |
Balabai R.M., Gritsulia D.Yu., Litovchenko V.G. Tuning of Electron States of Transition Metal’s Catalysts Using Acceptor’s Atoms: ab initio Calculation // Journal оf Nano- аnd Electronic Physics. – 2016. – Vol. 8, № 2. – P. 2007 (5pp). DOI: 10.21272/jnep.8(2).02007 http://jnep.sumdu.edu.ua/download/numbers/2016/2/articles/en/jnep_2016_V8_02007.pdf |
Scopus |
| 6 |
Balabai R.M., Barilka A.G. The Flow Behavior of Organic Liquids Inside Carbon Nanotube // Фізика і хімія твердого тіла. – 2016. – Т.17. – №4. – С.329-335. http://www.pu.if.ua/inst/phys_che/start/pcss/vol17/1703-02.pdf |
Scopus |
| 7 |
Барилка А.Г, Балабай Р.М. Вплив кривини графенової площини на її змочуваність водою та метанолом // Наносистеми, Наноматеріали, Нанотехнології. – 2016. – №.2, Т. 14. – С. 0235-0244. http://www.imp.kiev.ua/nanosys/media/pdf/2016/2/nano_vol14_iss2_p0235p0244_2016.pdf |
Scopus |
| 8 |
Balabai R.M., Zdeschyts A.V., Lubenets A.G. Spectral and barrier properties of heterocomposites based on poly (para-phenylene) disposed between the doped silicon films // Molecular Crystals and Liquid Crystals. – 2016. – Vol. 639. – P. 39-46. DOI:10.1080/15421406.2016.1254513. http://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/15421406.2016.1254513 http://www.tandfonline.com/eprint/Gxn2ztj5p2xcjuip9Kp2/full |
Scopus |
Перелік опублікованих англомовних статей та тез доповідей у матеріалах міжнародних конференцій, що індексуються БД Scopus або WoS
| № | Повні дані про статті та тези доповідей з веб-адресою електронної версії |
Наукометр. база даних |
| 1 | Balabai R.M., Gritsulia D.Yu., Pankratov P.I. Energy of interfacial reactions in the processes of mechanical separation of hematite and silica nanoparticles // The International Summer School “Nanotechnology: from fundamental research to innovations” and participants of International research and practice conference: NANOTECHNOLOGY AND NANOMATERIALS (NANO-2014). Book of abstracts, 23 – 30 August, Edited by Dr. Olena Fesenko. – Lviv: Eurosvit, 2014. – p.517. | Scopus |
| 2 | Balabai R.M., Barilka A.G. Wetting of graphene by methanol or water // The International Summer School “Nanotechnology: from fundamental research to innovations” and participants of International research and practice conference: NANOTECHNOLOGY AND NANOMATERIALS (NANO-2014). Book of abstracts, 23 – 30 August, Edited by Dr. Olena Fesenko. – Lviv: Eurosvit, 2014. – p.121. | Scopus |
| 3 | Balabai R.M., Barilka A.G. Wetting of graphene by methanol or water // 6а Міжнародна науково-технічна конференція “Сенсорна електроніка та мікросистемні технології” (СЕМСТ-6), (з виставкою розробок та промислових зразків сенсорів), Україна, Одеса, 29 вересня – 03 жовтня 2014 р. Тези доповідей. – с.107. | scholar.google |
| 4 | Balabai R.M., Barilka A.G. The Flow Behavior of Organic Liquids Inside Carbon Nanotube // Фізика і технологія тонких плівок та наносистем. Матеріали ХV міжнародної конференції, Івано-Франківськ, 11-16 травня, 2015 / За заг. ред. заслуженого діяча науки і техніки України, д.х.н., проф. Фреїка Д.М. – Івано-Франківськ: п-ць Голіней О.М., 2015. – С. 156. | scholar.google |
| 5 | Balabai R.M., Gritsulia D.Yu., Zdeshchyts А.V. Graphene-Based Photonic Crystal: Ab-Initio Calculation // Фізика і технологія тонких плівок та наносистем. Матеріали ХV міжнародної конференції, Івано-Франківськ, 11-16 травня, 2015/ За заг. ред. заслуженого діяча науки і техніки України, д.х.н., проф. Фреїка Д.М. – Івано-Франківськ: п-ць Голіней О.М., 2015. – С. 339. | Scopus |
| 6 | Balabai R.M., Gritsulia D.Yu., Zdeshchyts А.V. Photonic Crystal with Electrical Properties: Ab-initio Calculation // Фізика і технологія тонких плівок та наносистем. Матеріали ХV міжнародної конференції, Івано-Франківськ, 11-16 травня, 2015 / За заг. ред. заслуженого діяча науки і техніки України, д.х.н., проф. Фреїка Д.М. – Івано-Франківськ: п-ць Голіней О.М., 2015. – С.340. | Scopus |
| 7 | Barilka A.G., Balabai R.M. The transference of liquids inside carbon nanotubes covered with metals // The Jubilee 10-th International Conference «Electronic processes in organic and inorganic materials», 23–27 May, 2016, Ternopil, Ukraine, – Р. 27. | Scopus |
| 8 | Balabai R.M., Zdeschyts A.V., Lubenets A.G. Spectral and barrier properties of heterocomposites based on poly (para-phenylene) disposed between the doped silicon films // The Jubilee 10-th International Conference «Electronic processes in organic and inorganic materials», 23–27 May, 2016, Ternopil, Ukraine, – Р. 26. | Scopus |
Перелік опублікованих статей у журналах, що входять до переліку фахових видань України
| № | Повні дані про статті з веб-адресою електронної версії |
|
1 2 3 4 |
Balabai R.M., Barilka A.G. Tribological characteristics of the diamond-like carbon films covered by hydrogen or fluorine: ab initio calculations // Photoelectronics – 2014. – V.23, Р.6-16. http://phys.onu.edu.ua/journals/photoele/11/ Balabai R.M., Merzlikin P.V. The Choice of Silicon Nanostructures for CH4 Detection: Ab-initio Calculation // Наносистемы, Наноматериалы, Нанотехнологии. – 2014. – №.4, т. 12. – С. 743-750. http://www.imp.kiev.ua/nanosys/media/pdf/2014/4/nano_vol12_iss4_p0743p0750_2014.pdf Балабай Р.М., Грицуля Д.Ю., Мерзликін П.В., Тарасова О.Ю. Енергетичні характеристики плівки, що вирощена на основі ІІІ-нітридів // Сенсорна електроніка і мікросистемні технології. – 2015. – Т. 12. – №2. – С.13-16. http://nbuv.gov.ua/UJRN/seimt_2015_12_2_8 Балабай Р.M., Грицуля Д.Ю., Панкратов П.І., Мерзликін П.В., Тарасова О.Ю., Чернікова О.М. Енергія міжфазних реакцій в процесах механічної сепарації гематиту і наночастинок кварцу // Фізична інженерія поверхні. — 2015. — Т. 13 — №3. — С. 340-347. http://www.pse.scpt.org.ua/rus/jornal/3_15/9.pdf |
Наукове керівництво захищеними дисертаційними роботами
| № | Дані про дисертації (автор, назва дисертації, спеціальність, науковий керівник/консультант, рік та місце захисту) |
| 1 | Тарасова О.Ю. Дисертація „Локальна будова нанорозмірних атомних шарів на основі кремнію” на здобуття ступеня кандидата фізико-математичних наук зі спеціальності 01.04.07 – Фізика твердого тіла,, науковий керівник Балабай Р.М. Дисертація захищена 18.05.2012 в Спеціалізованій Вченій раді Дніпропетровського національного університету |
| 2 | Мерзликін П.В. Дисертація „Функціональні твердотільні наноструктури” на здобуття ступеня кандидата фізико-математичних наук зі спеціальності 01.04.07 – Фізика твердого тіла, науковий керівник Балабай Р.М. Дисертація захищена 6.10.2012 в Спеціалізованій вченій раді Південноукраїнського національного педагогічного університету ім. К.Д. Ушинського. |
| 3 | Балабай Р.М. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук "Особливості розподілу електронної густини в нанорозмірних функціональних матеріалах" зі спеціальності 01.04.07 – Фізика твердого тіла. Дисертація захищена 31.03. 2014 в Спеціалізованій вченій раді Київського національного університету імені Тараса Шевченка. |
| 4 | Чернікова О.М. Дисертація „Моделі активації ковалентного зв’язування в реакціях окислення наноструктурними каталізаторами ” на здобуття ступеня кандидата фізико-математичних наук зі спеціальності 01.04.07 – Фізика твердого тіла, науковий керівник Балабай Р.М. Дисертація захищена 20.01.2016 в Спеціалізованій вченій раді Інституту фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України. |
Доробок наукової школи (цінність отриманих результатів):
Наукова робота школи стосується дослідження важливих для технологій напівпровідникової електроніки просторової будови та електронних властивостей нанорозмірних твердотільних функціональних структур на основі механічно напружених епітаксіальних напівпровідникових гетероструктур, ансамблів вбудованих квантових точок, фунціоналізованих вуглецевих нанотрубок, графенових нанострічок та плівок кремнію, каталітичних систем, що включають нанокластери металів, шляхом застосування до них теоретичних метод із перших принципів – підходів, що потребують тільки інформації про хімічний склад об’єкта, для описання властивостей, котрі спостерігаються в експерименті. Розробка оптимальних процесів формування нанооб’єктів, композитів та складних контактів є предметом сучасного матеріалознавства і фізики твердого тіла. Об'єми робіт з пошуку подібних технологій нездоланно великі, тому важливим стає планування і прогнозування властивостей нової речовини. Методи комп'ютерного моделювання та інші чисельні методи для багаточастинкових систем дозволяють розв’язати багато з цих проблем. Це квантово-теоретичні розрахунки з перших принципів, метода Монте-Карло й метода молекулярної динаміки. Питання про близькість тих або інших метод до точного опису нанооб’єктів є і дотепер відкритим, хоча, згідно з літературними даними, можна зробити висновок про адекватність існуючих теоретичних метод викликам сучасних нанотехнологій.
Досліджувані об'єкти – напівпровідникові наноплівки, наноплівкові гетероструктури, каркасні вуглецеві структури, металічні нанокластери вже використовуються або плануються використовуватися в промисловості.
Наукові результати школи містять пропозицію альтернативи комерційним іноземним програмним продуктам, що реалізують молекулярну динаміку за схемою Кар-Паррінелло з квантово-механічним розрахунком сил з використанням метод функціоналу електронної густини і псевдопотенціалу із перших принципів, у вигляді авторського комплексу комп’ютерних програм, що дозволяють отримувати достовірні дані за прийнятний час та з прийнятними обчислювальними затратами, має розвинені функціональні можливості відтворення й редагування нанооб’єктів, обчислення електронно-структурних характеристик, їх аналізу та візуалізації, отже, реалізує багатомасштабне моделювання. Результати обчислень, отримані дослідниками школи за авторськими програмним кодом, несе суттєве збагачення інформацією розділи фізики, щодо технології та діагностики наноструктур, для створення приладів наноелектроніки та інших застосувань..
Співпраця з науковими закладами України:
Інститут фізики напівпровідників НАН України ім. В.Є. Лашкарьова згідно укладеному 1.01.2012 та подовженому 1.01.2017 Договору про наукове-технічне та науково-педагогічне співробітництво Криворізького державного педагогічного університету та Інституту фізики напівпровідників НАН України ім. В.Є. Лашкарьова.
