Гусак Андрій Михайлович

Наукова біографія

Фізик-теоретик, доктор фізико-математичних наук (1992), професор, заслужений діяч науки і техніки України (1996)

Працює в Черкаському національному університеті з 1981 р.

Навчався у Московському державному університеті ім. М. В. Ломоносова, працював у Тульському політехнічному інституті, одночасно закінчував заочну аспірантуру в Інституті металургії ім. Байкова АН СРСР. Захистив кандидатську (1983) і докторську (1992) дисертації, пройшов усі рівні професійного росту – отримав відповідні вчені звання доцента і професора, заслуженого діяча науки і техніки (1996).

У 1994-2001 роках завідував кафедрою теоретичної фізики, один рік (2007-2008) обіймав посаду проректора Черкаського національного університету з наукової роботи. Із 2010 року до вересня 2015 року очолював кафедру фізики ЧНУ, організовану шляхом об’єднання кафедр теоретичної та загальної фізики. Продовжив у Черкаському університеті наукові традиції школи М. М. Боголюбова, до якої належав його науковий керівник К. П. Гуров. А. М. Гусак очолює наукову групу прикладних теоретиків, яка досліджує теорію і моделювання дифузії і фазових перетворень у сплавах, а в останні роки – твердофазні реакції та еволюцію морфології у нанорозмірних системах.

Під керівництвом А.М. Гусака захистили дисертації 16 кандидатів фізико-математичних наук (у галузі фізики твердого тіла і фізики металів) і один кандидат педагогічних наук (з методики навчання фізики – застосування комп’ютерного моделювання).

Дисертації, захищені під керівництвом А. М. Гусака та його учнів:
– Ярмоленко М. В. (керівник Гуров К.П., консультант Гусак А. М.) 1989
– Ляшенко Ю. О. (керівник Гусак А. М.) 1992 – вже захистив докторську дисертацію в 2014 році (консультант проф. О.Шматко, ІМФ), сам уже підготував кандидата фіз.-мат. наук Л. Гладку
– Півень О. Б. (керівник Гусак А. М.) 1994
– Бушин І. М. (керівник Гусак А. М.) 1996
– Гриценко В. Г. (керівник Гусак А. М.) 1999 – підготував кандидата пед. наук А.В. Ткаченко (методика викладання фізики)
– Корнієнко С. В. (керівник Гусак А. М.) 1999
– Запорожець Т. В. (керівник Гусак А. М.) 1999 – стала доктором фіз.-мат. наук у 2014 році, (консультант проф. Гусак А. М.), сама вже підготувала кандидата фіз.-мат. наук Подолян О.М.)
– Богатирьов О. О. (керівник Гусак А. М.) 1999 – підготував кандидата техн. наук Красношлик Н.О.
– Луценко Григорій В. (керівник Гусак А. М.) 2001
– Шірінян А. С. (керівник Гусак А. М.) 2001 – став доктором фіз.-мат. наук у 2013 році (консультант – чл.-кор. НАНУ В.А.Макара, КНУ)
– Ковальчук А. О. (керівник Гусак А. М.) 2002
– Татарчук Є. В. (керівник Гусак А. М.) 2005
– Пасічний М. О. (керівник Гусак А. М.) 2006
– Луценко Галина В. (керівник Гусак А. М.) 2006
– Сторожук Н.В. (керівник Гусак А. М.) 2014
– Ляшенко Олексій Ю. (керівники Гусак А. М. і Hodaj F.) 2015 – навчався у спільній українсько-французькій аспірантурі, захистив дисертацію доктора філософії (PhD) в Університеті Гренобля (Франція)

Починаючи з 1991 р. А.М. Гусак і його група інтегрувались у міжнародну наукову спільноту. У 1998, 2001, 2004 і 2007 роках вони провели міжнародні конференції серії ДИФТРАНС з залученням провідних фахівців у галузі дифузії і дифузійно контрольованих фазових і структурних перетворень з Франції, Росії, Німеччини, США, Польщі, Угорщини, Ізраїлю, Нідерландів, Австралії, Австрії, Чехії, Білорусії.

А. М. Гусак здійснив понад 50 наукових візитів на запрошення університетів та інститутів Лос-Анжелеса, Гренобля, Марселя, Мюнстера, Геттінгена, Ейндховена, Сінгапура, Кракова, Дебрецена, Брно, Дубни.

А. М. Гусак і його група отримували гранти ДФФД, Американського фізичного товариства, 2-річний грант Міжнародного наукового фонду, 2-річний грант CRDF, 2-річний грант INTAS, грант європейської сьомої рамкової програми, вихованці А. М. Гусака одержували премії НАН України для молодих учених, стипендії Сороса, аспірантські та постдоківські гранти INTAS, DAAD (Німеччина), Міановського (Польща), Вишеградської четвірки (Угорщина).

Значна частина наукових результатів роботи А. М. Гусака стосується фізики наноматеріалів і кінетики нанорозмірних систем. При цьому конкретні системи – це, як правило, матеріали мікроелектроніки.

Можна виділити наступні визначні (і визнані науковою спільнотою) результати:

– Теорія зародкоутворення проміжних фаз на початковій стадії реакційної дифузії в полі градієнтів концентрацій. Вперше досліджено вплив градієнтів концентрацій у контактній зоні реагуючих матеріалів на висоту нуклеаційних бар’єрів проміжних стабільних або метастабільних фаз. Показано, що достатньо великі градієнти концентрацій (порядка кількох десятих оберненого нанометра) можуть пригнічувати зародкоутворення. Це дає можливість описати, наприклад, твердофазні реакції дифузійної аморфизації. (Аналогічні результати проф. P. Desre (Гренобль) були опубліковані на 6 місяців пізніше, ніж перша робота А. М. Гусака в 1990 р., з 1996 р. групи А. М. Гусака і Дезре–Одажа розвивають цей напрям спільно).

– Теорія дифузійної конкуренції фаз (спільно з К. П. Гуровим). У 1981 – 1982 рр. вперше проведено аналіз дифузійної взаємодії проміжних фаз у реакційній зоні дифузійної пари на стадії зародкоутворення цих фаз, запропоновано критерії пригнічення і росту фаз, способи прогнозування послідовності появи фазових прошарків у дифузійній зоні, способи обчислення інкубаційних періодів затримки фаз, пригнічених швидкозростаючими конкурентними фазами. Пізніше цей підхід був використаний для дослідження конкуренції фаз за електроміграції, за спікання порошків, за реакцій у нанодротинках і сферичних наночастинках.

– Теорія взаємної і реакційної дифузії, спінодального розпаду та коалесценції з урахуванням скінченної потужності стоків і джерел вакансій. Вперше показано (перша публікація у 1985 р.), що коли ширина дифузійної зони менше або співрозмірна з довжиною вільного пробігу вакансій, класична теорія Даркена для взаємної дифузії стає непридатною, зв’язок між потоками і градієнтами концентрацій – нелокальним, у кінетиці руху фронту постійної концентрації виділяються три стадії – повільний параболічний рух, який контролюється повільним компонентом, лінійна стадія і, зрештою, класичний параболічний рух за Даркеном, який визначається швидшим компонентом. Відкриті закономірності застосовані до опису початкових і проміжних стадій дифузійного росту інтерметалідів, спінодального розпаду та дифузійної коалесценції.

– Теорія індукованої потоком коалесценції зерен інтерметалідів у процесі реакції між твердим перехідним металом і розплавленим припоєм (спільно з Кінг Нінг Ту). Вперше побудовано теорію, яка описує синергію процесів реакції утворення і росту інтерметалідів і одночасно огрублення зернистої структури продуктів реакції за взаємодії рідкого припою з мідною підкладкою в процесах припаювання. Ця теорія, з одного боку, складає теоретичну основу для, так званих, фліп-чіп технологій у мікроелектроніці, а з іншого, є суттєвим кроком вперед у фундаментальній проблемі коалесценції і росту зерен у відкритих системах.

– Індукована електроміграцією еволюція структури металів.. Моделі електроміграції нанорозмірних пор на інтерфейсах з’єднувальних ліній інтегральних схем (спільно з Кінг Нінг Ту та Т. В. Запорожець), модель індукованого струмом обертання зерен у тонких плівках олова (спільно з Кінг Нінг Ту). А. М. Гусак є співавтором першої публікації, у якій повідомляється про відкриття нового механізму відмов мікросхем – внаслідок міграції нанорозмірних пор вздовж меж мідь-діелектрик у тонких плівках з бамбуковою структурою. А. М. Гусак зі співавторами запропонував аналітичну і комп’ютерну моделі цього процесу.

– Моделі еволюції порожнистих нанооболонок (спільно з Т. В. Запорожець та К. Н. Ту). Побудована теорія і атомістичні моделі утворення і колапсу нанооболонок, отриманих шляхом твердофазних реакцій. При цьому враховано синергію ефектів Френкеля, Кіркендала, Гібса–Томсона і оберненого Кіркендала, в умовах обмеженої ефективності стоків і джерел вакансій у об’ємі наночастинок. Можливі застосування нанооболонок дуже широкі – від доставки ліків у нанокапсулах до створення нанокомпозитів з особливими властивостями.

– Особливості термодинаміки розпаду в наночастинках та наносплавах (спільно з А. С. Шіріняном). Передбачено, зокрема, роздвоєння ліній бінодалі та розпаду в бінарних наночастинках, можливість стабілізації наноструктур за рахунок, так званого, ефекту “пробки” (traffic jam).

– Теорія біфуркацій і нестійкості кіркендалових площин при взаємній дифузії (спільно з Ф. ван Лоо, М. ван Далом, А. Коденцовим та Ч. Черхаті). Уперше показано, що сукупність інертних маркерів (міток), розміщених на вихідному контакті дифузійної пари, який зазвичай є атрактором для маркерів, за певних умов може зазнавати біфуркації або трифуркації, а може взагалі перетворюватись на хмарку маркерів, яка розпливається (система втрачає пам’ять про вихідний контакт). Це відкриття вказує шлях до створення бездефектних контактів.

Наукові результати досліджень групи А.М. Гусака регулярно публікуються у міжнародних журналах (Physical Review Letters, Physical Review, Applied Physics Letters, Journal of Applied Physics, Acta Materialia, Philosophical Magazine, Philosophical Magazine Letters, Journal of Material Research, Journal of Physics C та інших).

CV – Gusak Andriy Born in 1954, Lviv (Ukraine),

Graduated from Moscow State University in 1976 with honours, specialized in theoretical physics.

1978-1982 – PhD student in the Institute of Metallurgy of Academy of Sciences of USSR (Moscow), supervisor prof.Cyrill Gurov.

March 1983 – defence of PhD thesis in the Institute for Metal Physics, Ukrainian Academy of Sciences – Candidate of Sciences (Solid State Physics). Topic – theory of diffusion in bimetallic layers.

December 1992 – defence of second thesis in Kharkov State (now National) University – Doctor of sciences (Solid State Physics). Topic – interdiffusion, reactive diffusion and phase competition in small-grained systems.

Since 1986 – associate professor (docent) at the Department of Physics, Cherkasy State Pedagofical Institute Since 1993- full professor at the same department, 1994-2001- Chair of Theoretical Physics, Cherkasy State University. July 2007 – July 2008 – vice-rector of Cherkasy National University, responsible for science and international relations. In July 2008 decided to come back to reasearch activity, and now works as just a professor and Chair of physics.

Since September 2010 till September 2015 – Head of Department of Physics (Cherkasy National University), formed by merging of two departments (of theoretical and of general physics).

Since 1996 – Honoured worker of science and technology of Ukraine.

Was a supervisor of 15 PhD students, at present supervising 2 more PhD students and was an official advisor of 2 habilitation works (for Dr.Sc. degree).

1993 – Award of American Physical Society for scientists of former Soviet Union.

1994-1995 – Leader of joint team (Cherkasy+Moscow) which obtained long-term grant of International Science Foundation (U11000 and U11200) . 2001-2003 – Leader of team which obtained long-term INTAS project (#784) together with teams from Eindhoven (Netherlands), Grenoble (France) and Kharkov (Ukraine). 2003- 2005 – Ukrainian PI (principal investigator) of CRDF (Civilian Research and Development Foundation) Ukrainian-USA joint project UE1-2523-CK-03 PI of research grants of Ministry of Education and Science of Ukraine (1997-1999, 2000-2002, 2003-2005, 2006-2008, 2009-2011, 2012-2014), State Fund of Fundamental Research (2005-2007, 2008-2009, 2013-2014)), PI of exchange research projects France (Grenoble)-Ukraine, Russia (Chernogolovka, Moscow)- Ukraine, Germany (Muenster)-Ukraine. 2010 – grant of DAAD (Germany). 2014-2018 – grant of European Union, FP7 IRSES. Organizer of five international conferences on diffusion and phase transformations (DIFTRANS, DSSR) in 1998, 2001, 2004, 2007 and 2012 in Cherkasy region.

Member of International Advisory Boards of main important diffusion meetings in Europe since 1996 (DIMAT-1996-Muenster, Germany; DIMAT-2000-Paris, France; DIMAT-2004-Krakow, Poland, DIMAT-2008- Lanzarote (Canary islands, Spain), DIMAT 2014 (Muenster), DIFREA-1999, Poland 1999, DISO 2005, Moscow, Russia; Diffusion and Stresses 2006, Hungary; CIMTEC 2006, CIMTEC 2014,Italy,).

Science visits: Grenoble, INPG (group of prof.P.Desre and prof. F.Hodaj)- 1996, 1999, 2000, 2003, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013, 2014, 2015 Eindhoven (The Netherlands), Technical University (group of prof.F.van Loo)-2000, Halle (Max Planck Institute, Germany) – invited lecture 2001 Goettingen University (Germany), Institute for Material Physics (groups of Dr.Schmitz and prof. Kirchheim)- 2002, 2010 Los Angeles, UCLA (group of prof. K.N.Tu) – 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006; 2009, 2011, 2012, 2014 Singapore (Nanyang Technological University) -2003, 2005, 2007. Muenster University (Germany) – 1996, 2005, 2010. Marseille University (France) – 2006 Debrecen University (Hungary) – 2008, 2015 AGH Krakow Technological University – 2009, 2013, 2014, 2015 November, 2015 August. Jagellonian University (Krakow, Poland) – 2014 University of Burgundy (Dijon, France) – 2012 , EMPA (Zurich, Switzerland) – 2015

2014-2018 рр. – Seventh Framework Programme of the European Community FP7-PEOPLE-2013-IRSES – Marie Curie Action “International Research Staff Exchange Scheme”. Project Title “Experimental investigation and modelling of nanoscale solid state reactions with high technological impact” (Grant Agreement: PIRSESGA-2013-612552).

2017 р. – Патент на корисну модель UA 122971 U. Інструментально-програмний комплекс для вимірювання параметрів фронту реакції самопоширюваного високотемпературного синтезу в реакційній мультишаровій наноперіодичній фользі / Король Я. Д., Гусак А. М., Запорожець Т. В. // МПК (2017.01) G01N 21/00 Власник ЧНУ ім. Богдана Хмельницького. – a2017 00342; заявл. 12.01.2017; опубл. 12.02.2018; Бюл. № 3.

2018-2020 рр. – Науковий керівник НДР «Мультимасштабне моделювання конкурентної нуклеації, росту і коалесценції фаз в ізотермічних та СВС-реакціях» (№ держреєстрації 0118U003861) Член редколегії «Progress in Metal Physics» (Scopus, WoS) Член редколегії «Вісника Черкаського університету»

до 2019 р. – експерт секції “Наукові проблеми матеріалознавства” Наукової ради МОН України.

2019-2020 рр. – Керівництво студентами, якій зайняли призове місце на у Всеукраїнському конкурсі студентських наукових робіт:
Пасічна В.М. – 1 місце по Україні з теоретичної фізики – 2020 рік
Гур’єв Я. – 1 місце по Україні з прикладної математики – 2020 рік
Гур’єв Я.– 3 місце по Україні з прикладної математики – 2019 рік

2021 р. – Опонування докторської дисертації О.С. Абизова в Харківському фізико-технічному інституті (ХФТІ) 26 серпня 2021 р. Член спец. Ради з фізики твердого тіла при Південно-Українському педагогічному університеті імені Ушинського.

Участь у журі ІІІ етапу Всеукраїнської учнівської олімпіади з фізики; Участь у журі ІІ етапу Всеукраїнського конкурсу-захисту науково-дослідницьких робіт учнів-членів Малої академії наук України.

Член Українського фізичного товариства.