Мухин Сергей Иванович

2009-н.в. Заведующий кафедрой теоретической физики и квантовых технологий НИТУ МИСИС.

2003 г. Приглашенный профессор в институте теоретической физики им. Лоренца, Лейденский университет (Нидерланды).

2002 г. Профессор кафедры теоретической физики МИСИС.

1999 г. Д.ф.-м.н., МИСИС.

1995-2000 гг. Приглашенный научный сотрудник / профессор в проекте НАСА по фундаментальным исследованиям «Физика в условиях микрогравитации», гранты NAG3-1395, NAG3-1867; физический факультет Мэрилендского университета в Колледж-Парке (США).

1993, 2003, 2007 гг. Консультант в Лос Аламосской национальной лаборатории (США).

1989-1995 гг. Постдок в лаборатории им. Камерлинга Оннеса, Лейденский университет (Нидерланды).

1987-1989 гг. Старший научный сотрудник кафедры теоретической физики МИСиС

1983-1987 гг. Научный сотрудник в Институте металлофизики АН УССР, г. Киев

1982 г. К.ф.-м.н., МИСИС.

1979-1982 гг. Аспирант кафедры теоретической физики МИСИС. Научный руководитель — академик Алексей Алексеевич Абрикосов.

1979 г. МФТИ, инженер-физик, диплом c отличием.

Теория осцилляций перегибов на дислокационных линиях в кристаллах и низкотемпературных транспортных аномалий как «паспорта» свежевведенных дефектов.

• С.И. Мухин, ЖЭТФ 91, 140 (1986);

• Л.П. Межов-Деглин, С.И. Мухин, Low Temperature Physics, vol. 37, № 9/10, c. 1011–1018 (2011);

• J.A.M.Van Ostaay, S.I. Mukhin, Low Temperature Physics, vol. 44, 747 (2018).

Инстантонный механизм высокотемпературной сверхпроводимости в купратах: S.I. Mukhin, Condens.

• Matter vol. 3, No.4, 39 (2018).

Модель гибких струн для описания термодинамики (энтропийного отталкивания) липидных цепочек в биомембранах живых клеток.

• S. I. Mukhin and S.V. Baoukina, Phys. Rev. E, v.71, No.6, 061918, (2005);

• S. I. Mukhin and B.B. Kheyfets, Phys. Rev. E, vol. 82, 051901-9 (2010).

Теория механизма возникновения «полосатой фазы» в ВТСП купратах.

• S.I. Mukhin, Phys. Rev. B, vol.62, pp. 4332-4335 (2000);

• S.I. Matveenko, and S.I. Mukhin, Phys. Rev. Lett., vol.84, pp. 6066-6069 (2000).

Метод вращающегося преобразования Гольштейна-Примакова для описания сверхизлучательных фазовых переходов в модели Дике.

• S. I. Mukhin and N. V. Gnezdilov, Physical Review A, 97, 053809 (2018);

• S.S. Seidov and S.I. Mukhin, J. Phys. A: Math. Theor. 53, 505301 (2020).

Индекс Хирша по Scopus — 12

Количество статей по Scopus — 140.

ORCID: 0000-0002- 3051-6927.

ResearcherID: H-1052-2016.

Scopus AuthorID: 7003565462.

1. «Физика в микрогравитации», Проекты по фундаментальным исследованиям Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA), США, NAG3-1395, NAG3-1867, 1995-2000.
   • Построена теория конкуренции электрон-фононного и спин-фермионного взаимодействий в формировании спектральной плотности состояний фермиевских квазичастиц в квазидвумерном легированном гейзенберговском магнетике. Показано, что по мере роста константы электрон-фононного взаимодействия происходит подавление электрон-магнонных «струнных» резонансов в некогерентной части фермионной плотности состояний.
     • B. Kyung, S.I. Mukhin, V.N. Kostur, R.A. Ferrell «Spectral properties of the t-J model in the presence of hole-phonon interaction», Physical Review B 54 (18), 13167 (1996).
     • B. Kyung, S.I. Mukhin «Dynamics of a small density of holes in a two-dimensional quantum antiferromagnet», Physical Review B 55 (6), 3886 (1997).
2. «Метаматериалы с управляемыми электронными и молекулярными коллективными свойствами: новые физические принципы», Государственное задание Министерства образования и науки РФ проект 2.1510.2011 № 3400022, 2011-2013гг.
   • Вычислены термодинамические характеристики сверхпроводящего состояния сильно коррелированной электронной системы в состоянии временного квантового кристалла, впервые предложенного ранее в работе:
     • S. I. Mukhin, «Spontaneously broken Matsubara’s time invariance in fermionic system: macroscopic quantum ordered state of matter», J. Supercond. Nov. Magn., vol. 24, 1165-1171 (2011).
3. «Квантовая синхронизация в сильно связанных джозефсоновских системах», грант 14A18.21.1936 Федеральная Целевая Программа Министерства образования и науки «Научные и педагогические кадры России» 2009-2013гг. «Проведение поисковых научно-исследовательских работ по направлению «Нанотехнологии и наноматериалы»
   • Построена теория неклассических фотонных состояний в сверхпроводящих квантовых метаматериалах на примере массива сквидов, включенных в передающую линию с малой диссипацией (резонатор).
     • S.I. Mukhin and M.V. Fistul, «Generation of non-classical photon states in superconducting quantum metamaterials», Supercond. Sci. Technol. vol. 26, 084003 (2013).
4. «Коллективные свойства квантовой материи: сверхпроводимость и связанные явления», грант К2 2014-2020 гг , инфраструктурный проект под руководством проф. К.Б. Ефетова в рамках Программы повышения конкурентоспособности НИТУ МИСИС среди ведущих мировых научно-образовательных центров на 2013-2020 годы, при поддержке Министерства Науки и Высшего Образования России.
   • Предсказан фазовый переход первого рода между пространственно- однородным сверхпроводящим состоянием и состоянием с пространственно-модулированным комбинированным параметром порядка спин-заряд-сверхпроводимость в приложенном внешнем магнитном поле. В этом состоянии параметр сверхпроводящего порядка меняет знак при входе в упорядоченную область типа «полосатой фазы».
     • S.I. Matveenko and S.I. Mukhin «Spin-charge ordering induced by magnetic field in superconducting state: Analytical self-consistent solution in the twodimensional model», Europian Physics Letters, vol. 109, 57007 (2015).
   • Построена теория инстантонного механизма высокотемпературной сверхпроводимости в новых сверхпроводниках. Показано, что термодинамические квантово-временные кристаллы в ферми-системах, определяемые как квантовые параметры порядка, периодически осциллирующие в мнимом времени Мацубары с нулевым средним, являются метастабильными для двух общих классов решений. Аналитически доказана «no-go» теорема для случая дальнодействующих взаимодействий между фермионами в импульсном пространстве в электрон-дырочном и куперовском каналах.
     • S.I. Mukhin «Pairing ’Glue’ and ‘Hidden Order’ in High-Tc Cuprates», Condens. Matter 3(4), 39 (2018).
     • S.I. Mukhin and T.R. Galimzyanov «Classes of metastable thermodynamic quantum time crystals», Phys. Rev. B. — 2019. — Т.100 — С. 081103.

Избранные публикации по квантовой физике

• S. I. Mukhin, A. Mukherjee, and S. S. Seidov «Dicke Model Semiclassical Dynamics in Superradiant Dipolar Phase in the ‘Bound Luminosity’ State», JETP, Vol. 132, No. 4, pp. 658–662 (2021).
• S.S. Seidov and S.I. Mukhin «Spontaneous symmetry breaking and Husimi Q-functions in extended Dicke model», J. Phys. A: Math. Theor. 53, 505301 (2020).
• S.I. Mukhin, T.R. Galimzyanov «Classes of metastable thermodynamic quantum time crystals», Physical Review B 100, 081103 (2019).
• S.I. Mukhin «Negative Energy Antiferromagnetic Instantons Forming Cooper-Pairing ‘Glue’ and ‘Hidden Order’ in High-Tc Cuprates», Condens. Matter 3(4), 39 (2018).
• S. I. Mukhin and N. V. Gnezdilov «First-order dipolar phase transition in the Dicke model with infinitely coordinated frustrating interaction», Physical Review A, 97, 053809 (2018).
• Van Ostaay, J.A.M., Mukhin, S.I. Phonon-kink scattering effect on the low-temperature thermal transport in solids. Low Temperature Physics, vol. 44, 747 (2018).
• Karpov, P.I., Mukhin, S.I. Polarizability of electrically induced magnetic vortex «atoms», Physical Review B, 95, 195136 (2017).
• S. Mukhin, A. Varlamov, A. Buzdin, «Alexei Abrikosov (1928-2017)», Europhysics News, v.48 (3), 6-7 (2017).
• M. A. Iontsev, S. I. Mukhin, and M. V. Fistul «Double-resonance response of a superconducting quantum metamaterial: Manifestation of nonclassical states of photons», Physical Review B, 94, 174510 (2016).
• S. I. Mukhin , «Euclidean action of fermi-system with «hidden order», Physica B: Physics of Condensed Matter,v. 460, 264 (2015).
• S.I. Matveenko, S.I. Mukhin, Spin-charge ordering induced by magnetic field in superconducting state: Analytical solution in the two-dimensional self-consistent model, EPL 109, 57007 (2015).
• V. Cvetkovic, Z. Nussiniov, S. Mukhin and J. Zaanen, «Observing the fluctuating stripes in high Tc superconductors», EuroPhysics Letters, vol. 81, 27001-1 −6 (2008).
• S.I. Mukhin, A. Mesaros, J. Zaanen, and F.V. Kusmartsev, «Enhanced electronic polarizability of metallic stripes and the universality of the bond-stretching phonon anomaly in high temperature cuprate superconductors», Phys. Rev B, vol. 76, 174521-1 −6 (2007).
• J. Zaanen, Z. Nussinov, and S. Mukhin, «Duality in 2+1D quantum elasticity: superconductivity and quantum nematic order», Annals of Physics, vol.310, pp. 181-260 (2004).
• B. Kyung, S.I. Mukhin, V.N. Kostur, and R. A. Ferrell, «Spectral properties of the t-J model in the presence of hole-phonon interaction». Phys. Rev. B v.54, 13167-13173 (1996).
• S.I. Mukhin, W. van Saarloos, J. Zaanen «Gas of elastic quantum strings in 2+1 dimensions : Finite temperatures» Phys. Rev. B v.64, 115105 (2001).
• S.I. Mukhin. «Stripe-phase ordering as a quantum interference phenomenon», Phys. Rev. B, vol.62, pp. 4332-4335 (2000).
• S.I. Matveenko, and S.I. Mukhin. «Analytical Stripe Phase Solution for the Hubbard Model», Phys. Rev. Lett., vol.84, pp. 6066-6069 (2000).
• A.A. Abrikosov, S.I. Mukhin. «Spin glass with nonmagnetic defects», Journ. of Low Temp. Phys., v.33, Nos.3/4, 207-229 (1978).

Избранные публикации по биофизике

• Boris Kheyfets, Timur Galimzyanov, and Sergei Mukhin «Lipid lateral self-diffusion drop at liquid-gel phase transition», Physical Review E, 99, 012414 (2019).
• B. Kheyfets, T. Galimzyanov, S. Mukhin «Microscopic description of thermodynamics of Lipid Membrane at Liquid-Gel Phase Transition», JETP Letters, Vol. 107, No. 11,718–724 (2018).
• A. Drozdova and S. Mukhin, «Lateral pressure profile in lipid membranes with curvature: Analytical calculation», Journal of Experimental and Theoretical Physics, 125(2), 357-363 (2017).
• Boris Kheyfets, Timur Galimzyanov, Anna Drozdova, and Sergei Mukhin «Analytical calculation of the lipid bilayer bending modulus», Physical Review E, vol. 94, 042415 (2016).
• B. B. Kheyfets, S. I. Mukhin, «Entropic Part of the Boundary Energy in a Lipid Membrane», Biochemistry (Moscow) Supplement Series A: Membrane and Cell Biology 5(3), 392-399 (2011).
• S. I. Mukhin and B.B. Kheyfets, «Analytical approach to thermodynamics of bolalipid membranes», Phys. Rev. E, vol. 82, 051901-9 (2010).
• S. I. Mukhin and S.V. Baoukina, «Analytical derivation of thermodynamic characteristics of lipid bilayer from flexible string model», Phys. Rev. E, v.71, No.6, 061918, (2005).
• S.V. Baoukina and S. I. Mukhin, «Bilayer membrane in confined geometry: interlayer slide and entropic repulsion», JETP, v.99,No.4,875-888, 2004.
• S.I. Mukhin, S.V. Baoukina , «Inter-layer Slide and Stress Relaxation in a Bilayer Lipid Membrane in the Patch-Clamp Setting», Biol. Membrany, v.21,No.6, 506-517, (2004).

ORCID: 0000-0002-3051-6927.​​​​​​​

Web of Science ResearcherID: H-1052-2016.

РИНЦ AuthorID: 29740.

Scopus AuthorID: 7003565462.

SPIN-код: 3764-4858.

• Баукина С.В., «Теоретическое моделирование двухслойных смектических жидких кристаллов», кандидат физико-математических наук, защита 23.06.2005, МИСиС.
• Галимзянов Т.Р., «Теория фазового разделения и структуры границ доменов в двухслойных смектических жидких кристаллах», кандидат физико математических наук, защита 19.04.2012, НИТУ МИСИС.
• Хейфец Б.Б., «Микроскопическая теория структурных и фазовых превращений в смектических жидких кристаллах », кандидат физико математических наук, защита 27.03.2014, НИТУ МИСИС.
• Карпов П.И., «Индуцированные сверхструктуры заряженных топологических дефектов в низкоразмерных системах», кандидат физико математических наук, защита 21.12.2017, НИТУ МИСИС.
• Ионцев М.А., «Фазовые переходы в ансамбле джозефсоновских контактов, взаимодействующих с электромагнитным полем в резонансной полости», кандидат физико математических наук, защита 20.02.2020, НИТУ МИСИС.
• Гнездилов Н.В., «On transport properties of Majorana fermions in superconductors: free and interacting», PhD 12.06.2019, Leiden University, The Netherlands (со-руководитель).

Преподавание

НИТУ МИСИС, курсы:

• Механика и теория упругости (1995-2017 гг.), семестровый.

В курсе представлены основные понятия классической механики. основан на принципе наименьшего действия и принципе относительности Галилея, включая лагранжев и гамильтонов формализмы описания движения материальных частиц. Теория упругости описывает механику твердого тела, рассматриваемого как твердый континуум, с использованием формализма тензоров деформаций и напряжений для описания статической и динамической упругой деформации в линейном приближении. В курсе рассматриваются: распространение упругих волн в твердых телах, колебания тонкой пластины и эйлеровой балки, устойчивость упругих систем.

• Электродинамика (1995-2017 гг.), семестровый.

В курсе представлены основные понятия классической электродинамики. основанный на применении принципа наименьшего действия к Максвеллу действие электромагнитных полей датчика с точечными зарядами. Уравнения движения электромагнитного поля, зарядов во внешнем электромагнитном поле и излучения электромагнитных волн ускоренными зарядами единообразно выводятся из лоренц-инвариантных уравнений Лагранжа специальной теории относительности. Акцент сделан о взаимодействии электромагнитных полей с веществом. Производные: излучение электромагнитных волн движущимися зарядами; теория рассеяния электромагнитного излучения на заряде, диэлектрические функции твердых тел и спектр плазменных колебаний. Мы рассматриваем парадокс неустойчивости атомов к электромагнитному излучению электронов вокруг ядер как один из «движущих конфликтов», приведших к созданию квантовой механики.

• Квантовая механика (1995-2017 гг.), семестровый

В курсе излагаются основы нерелятивистской квантовой механики, включая постановку физической проблемы определения состояния квантово-механической системы для предсказания результатов макроскопических измерений. Вводится формализм эрмитовых операторов физических величин в представлениях Шредингера и Гейзенберга, описываются приближенные методы нахождения волновых функций частиц. Рассмотрены: теория квантового гармонического осциллятора, квантовый туннельный эффект и решение квантовых состояний электрона в атоме водорода. Курс вводит понятие спина и идентичности элементарных частиц, рассматривает свойства симметрии волновых функций бозонов и фермионов, приводящие к обменным явлениям, в частности, к явлению магнетизма в твердых телах. Иллюстрация принципа соответствия Бора в приближении ВКБ.

• Статистическая физика (1995-2017), семестровый.

В курсе излагаются основные понятия, законы и методы статистической физика, основанная на теореме Лиувилля и статистическом ансамбле Гиббса; демонстрирует их приложения к описанию термодинамических свойств конденсированного состояния, особенно квантовых свойств твердых тел и жидкостей, описываемых квантовой статистикой. В частности, курс фокусируется на квантовых явлениях в системах конденсированного состояния при низких температурах.

• Электронная теория металлов (1996-н.в.), семестровый

Курс знакомит с основными методами современной электронной теории твердого тела, основанными на концепции квазичастиц и теории ферми-жидкости Ландау для нормальных металлов, а также концепции куперовского спаривания электронов и теории Бардина, Купера и Шриффера. металлов в сверхпроводящем состоянии.

• Квантово-электронные свойства наносистем (2014-н.в.), семестровый.

Курс лекций посвящен теории квантовых явлений в электронных наносистемах: теория случайных гамильтоновых матриц Вигнера-Дайсона и термодинамика нанокластеров, переход Пайерлса в квазиодномерных проводниках, переход Изинга на двумерной квадратной решетке и переход Березинского-Костерлица-Таулеса в двумерной XY-модели, теория спиновых флуктуаций в одномерной цепочке Изинга.

Член Диссертационного Совета НИТУ МИСИС, председатель Экспертного Совета НИТУ МИСИС по специальностям 01.04.07 Физика конденсированного состояния и 05.16.01 Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов.

Председатель Диссертационного Совета МФТИ по специальности 01.04.02 Теоретическая физика (Физтех-школа фундаментальной и прикладной физики).

Член Американского Биофизического Общества.

Ученик Абрикосова рассказал об ученом