Аннотация проекта 19-12-00210: Проект направлен на решение фундаментальной научной проблемы физики неравновесных состояний, связанной с изучением и описанием процессов изменения топологии (размерности и связности) структур при движении межфазных границ. В качестве модельного процесса будет рассмотрена эволюция доменной структуры (движение доменных границ) при переключении поляризации в сегнетоэлектрических объемных монокристаллах и монокристаллических пленках. Научная значимость планируемых исследований определяется тем, что будут выяснены особенности изменения размерности и связности в модельной системе, параметры которой будут контролируемо изменяться в широких пределах, с визуализацией процесса эволюции многомасштабных структур с нанометровым пространственным разрешением. Кроме того, будут выявлены новые закономерности эволюции доменной структуры в одноосных сегнетоэлектриках при различных внешних воздействиях. Актуальность проблемы обусловлена расширением областей применения методов контролируемого создания в сегнетоэлектрических монокристаллах доменной структуры с различной топологией для улучшения параметров материалов и изготовления нелинейно-оптических и пьезоэлектрических устройств с рекордными характеристиками.
Для теоретического и экспериментального изучения процессов изменения размерности и связности доменной структуры при переключении поляризации в сегнетоэлектрических объемных монокристаллах и монокристаллических пленках будут решаться следующие конкретные задачи:
1. Экспериментальное и теоретическое изучение процесса преобразования полосовой доменной структуры в структуру изолированных доменов в результате импульсного лазерного облучения (1D – 0D переход).
2. Экспериментальное и теоретическое изучение процесса генерации изолированных доменов перед движущейся доменной стенкой (2D – 0D переход).
3. Экспериментальное и теоретическое изучение эволюции при переключении поляризации доменной структуры, состоящей из изолированных микро- и нано-доменов (0D – 2D переход).
4. Экспериментальное и теоретическое изучение перколяционных переходов (изменений связности) при формировании и перестройке лабиринтовых доменных структур.
5. Развитие методов анализа формы тока переключения в сегнетоэлектриках с целью выявления резких изменений размерности роста доменной структуры (геометрических катастроф) при однородных внешних воздействиях.
6. Экспериментальное и теоретическое изучение эволюции формы заряженных доменных стенок при фазовом переходе и последующем охлаждении.
7. Экспериментальное и теоретическое изучение процесса формирования изолированных остаточных нанодоменов при переключении поляризации на стадии коалесценции.
Поставленная задача представляет собой первое в мировой практике систематическое экспериментальное и теоретическое исследование процессов изменения топологии (размерности и связности) доменных структур при переключении поляризации в сегнетоэлектрических объемных монокристаллах и монокристаллических пленках с использованием комплекса взаимодополняющих методов микроскопии для визуализации многомасштабных доменных структур с высоким пространственным и временным разрешением. Исключительно важную роль играет возможность контролируемого изменения в широких пределах степени неравновесности условий переключения поляризации (запаздывания экранирования деполяризующих полей). Для объяснения полученных результатов будет проводиться оригинальное компьютерное моделирование эволюции микро- и нанодоменных структур в результате образования зародышей различной размерности в пространственно неоднородных электрических полях с учетом запаздывания экранирования деполяризующих полей.
Аннотация проекта 19-12-00210-П: 
Проект направлен на решение фундаментальной научной проблемы физики неравновесных состояний, связанной с изучением и описанием процессов изменения топологии (размерности и связности) структур при движении межфазных границ.
Актуальность решения проблемы обусловлена расширением областей применения методов контролируемого создания в объеме сегнетоэлектрических монокристаллов доменной структуры с различной топологией (3D доменная инженерия) для улучшения параметров материалов и изготовления нелинейно-оптических и пьезоэлектрических устройств с рекордными характеристиками.
Научная значимость планируемых исследований определяется тем, что будут выяснены особенности изменения размерности и связности в модельных системах, параметры которых будут контролируемо изменяться в широких пределах, с визуализацией эволюции многомасштабных структур с нанометровым пространственным разрешением.
Одной из основных задач проекта является теоретическое и экспериментальное исследование трехмерного (3D) роста доменов с заряженными доменными стенками в объеме одноосных сегнетоэлектриках. При этом будет впервые проводиться систематическое изучение 3D роста доменов, образующихся: (1) на полярной поверхности и (2) в объеме кристалла. Домены в объеме кристаллов будут создаваться сфокусированным излучением фемтосекундного лазера.
Кроме того, впервые будет исследоваться эволюция формы заряженных доменных стенок, образующихся при фазовом переходе в кристаллах с изменением знака градиента состава в объеме. Особый интерес представляет изучение изменения топологии доменной структуры при переключении поляризации в пространственно неоднородных и изменяемых во времени условиях, что позволит индуцировать изменения размерности роста и/или связности.
В ходе выполнения проекта планируется решить следующие задачи по экспериментальному и теоретическому исследованию изменения топологии (размерности и связности) доменной структуры в объеме сегнетоэлектрических монокристаллов при неравновесном переключении поляризации, вызванном запаздыванием экранирования деполяризующего поля:
1. Изучение изменения топологии доменной структуры при переключении поляризации в пространственно неоднородных и изменяемых во времени условиях:
а) при непрерывном плавном изменении электрического поля при различных температурах для построения фазовых диаграмм,
б) при переключении поляризации неоднородным электрическим полем и пироэлектрическим полем при однородном изменении температуры.
2. Изучение формирования доменной структуры при неоднократном индуцируемом изменении размерности роста и/или связности (топологических переходах).
3. Экспериментальное и теоретическое изучение образования доменов в объеме кристалла и изменение их размерности и связности при последующем росте:
а) формирование заряженных доменных стенок при фазовом переходе в кристаллах с градиентом состава и слоями роста,
б) изменение формы заряженных доменных стенок в объеме при охлаждении,
в) формирование и эволюция изолированных доменов в объеме кристалла в результате облучения сфокусированным излучением фемтосекундного лазера,
г) исследование формы доменов в объеме кристаллов с субнанометровым пространственным разрешением с помощью просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения.
4. Разработка фундаментальных основ создания в объеме кристалла доменной структуры со смешанной топологией (3D доменная инженерия).
Планируемая работа представляет собой первое в мировой практике систематическое экспериментальное и теоретическое исследование процессов изменения топологии (размерности и связности) доменных структур в объеме кристалла при переключении поляризации в сегнетоэлектрических монокристаллах и монокристаллических пленках с использованием комплекса взаимодополняющих методов микроскопии для визуализации многомасштабных доменных структур с высоким пространственным и временным разрешением.