Глухова, Ольга Евгеньевна

• Развитие научно-методического аппарата для мультифизического/масштабного исследования наносистем
• Топологические закономерности атомного строения новых наноматериалов
• Квантовый транспорт электронов в твердотельных наноматериалах: контроль электронных характеристик и управление электрофизическими параметрами
• Взаимодействие твердотельных наноматериалов с электромагнитными волнами УФ-видимый-ИК диапазона
• Наноустройства и компонентная база устройств микро-/наноэлектроники на основе гибридных углеродных наноструктур

При участии О.Е. Глуховой

1) Разработаны теоретические основы углеродных нанокластеров, являющиеся развитием основных положений вакуумной электроники, физической электроники, теории фуллеренов и атомных кластеров, структурной механики микро- и нанотехники.  Создан научно-методический аппарат, включающий:

• новый алгоритм вычисления координат тубулярных акиральных нанокластеров по трем линейным параметрам, позволяющий, в отличие от известных, ускорить процесс оптимизации атомной структуры в 8-10 раз без существенной потери точности вычислений[4];
• модифицированный для изучения атомной и электронной структуры нанокластеров с типами связей С-С, С-N, Si-C метод сильной связи, обеспечивающий удовлетворительное согласование рассчитанных геометрических и энергетических параметров с экспериментальными[4];
• модифицированный для изучения нерегулярных тубулярных нанокластеров с числом атомов до сотни тысяч эмпирический метод, позволяющий с погрешностью не более 3% рассчитывать геометрические параметры и модули упругости кластера[4];
• новую методику изучения атомного строения, электронной структуры и свойств углеродного нанокластера в пространственно-однородном электростатическом поле, которая содержит алгоритмы численной оценки влияния электрического поля на атомное строение, электронную структуру, алгоритмы расчета поляризуемости и пондеромоторной силы[4];
• новый «метод лупы» для построения термодинамически стабильных суперъячеек новых наноматериалов с неизвестной заранее атомной структурой[6];
• новую методику расчета поля локальных напряжений, справедливость которой подтверждена адекватностью прогнозируемых эффектов действительной картине, определенной экспериментально[7];
• новую методику моделирования энергетически выгодного процесса заполнения нанополостей пористых углеродных материалов атомами различных элементов[8];
• новую методику ускорения расчёта функции пропускания Т(Е) тонких плёнок[9].

2) Проведен цикл работ, направленный на развитие теории автоэлектронной эмиссии углеродных тубулярных наноструктур (УТН). Основными результатами выполнения этих работ стали:

• на основе экспериментальных данных впервые была численно оценена эффективная работа выхода электронов из углеродной нанотрубной пленки[10];
• разработана методика изучения и оценки влияния температурного поля на эмиссионный ток нанотрубной пленки, с помощью которой в рамках Т-модели построены теоретические основы теплового режима электронных устройств с катодом на основе нанотрубной пленки, в которых могут присутствовать лучистый и кондуктивный теплообмен[4];
• впервые установлено влияние пондеромоторных сил на процесс автоэлектронной эмиссии из пленок вертикального ориентированных углеродных нанотрубок[11].

3) Проведен цикл работ, направленный на изучение механических свойств УТН, графена и его модификаций, основными результатами которого стали:

• впервые дана численная оценка модуля Юнга однослойных углеродных нанотрубок zigzag и armchair и установлен факт зависимости параметров упругости нанотрубок от длины. Получены новые физические знания и закономерности, отображающие зависимость параметров упругости от строения, диаметра и длины нанотрубок[4];
• впервые были численно оценены модули упругости и кручения УТН сложных форм (бамбукоподобные нанотрубки и трубки стручкового типа). Доказано, что бамбукоподобные нанотрубки превосходят трубки без перемычек по упругости в случае деформации растяжения и кручения[4];
• выявлены закономерности деформационного поведения и установлены критические значения напряжений атомной сетки графена и его структурных модификаций, графен-нанотрубных композитных структур, а также УТН сложных форм[7][12][13][14].

4) На основе гибридных углеродных соединений типа фуллерен@нанотрубка и двухслойных фуллеренов с нецентральным эффектом были разработаны математические модели новых одночастичных конструктивных элементов функциональных нано-, микро- и макроустройств:

• наноавтоклав для прогнозирования возможности получения низкомолекулярных полимеров[15];
• нанодатчик для определения температуры в области эмитирующих центров автоэмиссионного катода[16];
• наноизлучатель и нанодетектор гига- и терагерцовых волн[17][18];
• впервые была теоретически предсказана возможность существования наногироскопа, представляющего собой углеродный нанокластер, вращающийся в поле удерживающего потенциала внешней оболочки (фуллерена или тубулярного нанокластера)[19].

5) Предложена новая классификация многослойных фуллеренов с высокосимметричными икосаэдрическими и тетраэдрическими оболочками, бездефектных УТН, УТН сложных форм (тороидальных и бамбукоподобных нанотрубок) и УТН с локальными дефектами атомной сетки по закономерностям топологии атомного каркаса[4].

6) Получены новые знания о закономерностях атомного и электронного строения графен-нанотрубных слоистых композитов с вертикальной и горизонтальной ориентацией нанотрубок между слоями графена. Впервые установлены закономерности квантового транспорта электронов в 2D слоистых структурах колонного графена[6][9].

О.Е. Глухова выступала с секционными и пленарными докладами на ряде международных конференций и семинаров по материаловедению и нанотехнологиям. Среди них:

• III International Workshop on Electromagnetic Properties of Novel Materials (18-20 декабря 2018 г., Сколково, Москва), пленарный доклад «Interaction of CNT-films and CNT-graphene composite films with electromagnetic waves of IR-visible-UV range»[20]
• 2nd International Conference on Catalysis and Chemical Engineering (19-21 февраля 2018 г., Париж, Франция), секционный доклад «Single-Shell Carbon Nanotubes Covered by Iron Nanoparticle for Ion-Lithium Batteries: Thermodynamic Stability and Charge Transfer»[21]
• 5th International Conference on Nanotechnology and Materials Science (Nanotek-2017) (16-18 октября 2017 г.,  Дубай, Объединенные Арабские Эмираты), пленарный доклад «Novel hybrid carbon materials and their applications in the development of nanoelectronics and nanophotonics»[22]
• International Conference «Dubna-Nano 2012» (9-14 июля 2012 г., Дубна, Московская область, Россия), секционный доклад «Theoretical Investigation of Properties of Curved Graphene Nanostructures»[23]
• International conference «Dubna-Nano 2010» (5-10 июля 2010 г., Дубна, Московская область, Россия), секционный доклад «Elastic properties of graphenegraphane nanoribbons»[24]

О. Е. Глухова является редактором публикаций (Topic Editor) по теме исследования «The Physics, Chemistry, and Applications of Layered Materials in Energy Science» зарубежного научного журнала «Frontiers in Materials» издательства «Frontiers Research Foundation»[25]. Является приглашенным редактором (Guest Editor) специального выпуска «Biomedical Application of Carbon Nanostructure Modifications» зарубежного научного журнала «Materials» издательства MDPI[26].

О. Е. Глухова является автором 12 свидетельств о регистрации программ для ЭВМ и 3 патентов на изобретения[1]. Об интеллектуальных разработках профессора О.Е. Глуховой и ее научной группы рассказывается в статье «Молекулярное моделирование: российский ответ», опубликованной на российском новостном портале «РОСНАУКА»[27], и в интервью О.Е. Глуховой официальной газете администрации города Саратова «Саратовская панорама»[28].

Под руководством О. Е. Глуховой защищено 6 диссертаций на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук, свыше 60 дипломных работ специалистов, бакалавров и магистров[29].

О. Е. Глуховой разработан цикл авторских учебных курсов по теории и моделированию наноструктур для студентов и аспирантов СГУ: «Введение в физику наноструктур», "Физическое основы работы наносистемной техники, "Физические основы микро- и наноэлектроники, «Гибкая и прозрачная электроника», «Физические явления в молекулярных, твердотельных микро/наноструктур и кластерах», «Структурная механика материалов электронной нано- и микротехники», «Физические основы работы приборов на квантовых эффектах», «Мультимасштабное моделирование процессов в элементах электронных устройств», «Элементная база наноэлектроники», «Молекулярно-механическое моделирование динамики и свойств наноструктур». В настоящее время преподает в СГУ курсы «Квантовая электроника», «Физические основы микро- и наноэлектроники», «Теория конденсированного состояния», «Физические явления в молекулярных твердотельных микро/ наноструктур и кластерах», «Гибкая и прозрачная электроника»[30]. Является автором и соавтором 11 учебных и учебно-методических пособий для студентов, магистрантов и аспирантов[1][30][31].

В качестве приглашенного лектора профессор О. Е. Глухова выступала с авторскими курсами лекций в Объединённом институте ядерных исследований (ОИЯИ), г. Дубна:

1. XI Международная зимняя школа по теоретической физике в рамках программы DIAS-TH «Физика на LHC»[32]. ОИЯИ, Дубна, 28 января — 3 февраля 2013 г. Курс лекций: «Мультимасштабное моделирование динамики и свойств наноструктур»;

2. VII Международная зимняя школа по теоретической физике в рамках программы DIAS-TH «Физика на LHC»[33]. ОИЯИ, Дубна, 25 января — 5 февраля 2009 г. Курс лекций: «Углеродные нанокластеры как элементы наноустройств».

В 2014 году О. Е. Глухова в качестве приглашенного лектора прочла лекции по математическому моделированию наноструктур и биосистем в университетах и научных центрах Тайваня: Национальном университете Чун-Син (National Chung-Hsing University), Национальном центре высокопроизводительных вычислений (National Center of High Performance Computing) и Национальном университете Чен Кунг (National Cheng Kung University)[34].

Результаты исследований упругости УТН, полученные профессором О. Е. Глуховой, вошли в учебное пособие «Механика материалов и структур нано- и микротехники» О.П. Кормилицына, Ю.А. Шукейло (М.: Издательский центр "Академия", 2008. – 224 с., ISBN 978-5-7695-4093-6, пункт 2.1.8. «Определение упругих постоянных тонких однослойных углеродных нанотрубок типов "зигзаг" и "кресло"»), рекомендованное УМО по образованию в области радиотехники, электроники, биомедицинской техники и автоматизации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности "Проектирование и технология радиоэлектронных средств" направления подготовки "Проектирование и технология электронных средств"[35].

О. Е. Глухова принимала участие в составлении первой в мире энциклопедии-справочника «Graphene Science Handbook», выпущенной в шести томах издательством CRC Press. Taylor & Francis Group в 2016 году[36]. Данное издание является крупнейшей справочной работой о графене и освещает такие вопросы, как методы изготовления графена, особенности его атомного строения,  электрические, оптические, механические и химические свойства графена, размерные эффекты в графене, а также применение и индустриализация графена. Книга «Graphene Science Handbook» предназначена для студентов, аспирантов и молодых ученых, а также работников вузов и научных институтов, занимающихся изучением графена и его свойств. В четвертом томе энциклопедии «Mechanical and Chemical Properties» описывается универсальная методика численной оценки локальных напряжений атомной сетки наноструктур, разработанная О. Е. Глуховой и апробированная на примере графена и его различных структурных модификаций[37].

Научные результаты профессора О. Е. Глуховой в области классификации углеродных наноматериалов и изучения их физических свойств вошли в учебник «Nano‐ and Biomaterials: Compounds, Properties, Characterization, and Applications», изданный издательством John Wiley & Sons в 2017 году[38]. Учебник предназначен для студентов, изучающих курс о фундаментальных основах науки о нано- и биоматериалах. Материалы лекций и научных статей профессора О. Е. Глуховой используются в главе 2 Classification of Nanomaterials (пункты 2.2 Fullerenes и 2.3 Carbon Nanotubes) и главе 5 Physical Properties of Nanomaterials: Graphene (пункты 5.5.3 Topology of Hexagonal Lattice и 5.5.4 Physical Properties and Ionization Potential of Graphene).

• Лауреат Национальной премии «Профессор года» (2018 г.)[39]
• Почетная грамота Министерства Образования и науки Российской Федерации за многолетнюю плодотворную работу по развитию и совершенствованию учебного процесса, значительный вклад в дело подготовки высококвалифицированных специалистов (2016 г.)[40]
• Стипендия DAAD в рамках программы «Научные стажировки для ученых и преподавателей вузов» (1-3 месяца) (2012 г.)[40]