Особенности тепловых и упругих свойств квазикристаллов при низких температурах

• Автор: Черников, Михаил Альбертович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 212 с. : ил.

Глава I. Структура и свойства квазикристаллов

§ 1. Квазикристаллические структуры

§ 2. Электронные свойства

§ 3. Сверхпроводимость и магнетизм

§ 4. Динамика решетки

§ 5. Тепловые и упругие свойства

§ 6. Технические применения

Глава II. Тепловые свойства икосаэдрических фаз А1-11е-Р(1 и

А1-Мп-Рс1

§ 7. Приготовление образцов

§ 8. Теплоемкость икосаэдрической фазы А1-11е-Рс1

§ 9. Теплопроводность икосаэдрической фазы А1-Р1е-Рс1
§ 10. Теплоемкость икосаэдрической фазы А1-Мп-Рс1
§ 11. Теплопроводность икосаэдрической фазы А1-Мп-Рс1
§ 12. Выводы главы II
Глава III. Тепловые свойства декагональных фаз А1-Си-Со и
А1-№-Со
§ 13. Приготовление образцов
§ 14. Теплоемкость декагональной фазы А1-Си-Со
§ 15. Теплопроводность декагональной фазы А1-Си-Со
§ 16. Теплоемкость декагональной фазы А1-№-Со
§ 17. Теплопроводность декагональной фазы А1-№-Со
§ 18. Выводы главы III
Глава IV. Упругие свойства декагональной фазы А1-№-Со ... § 19. Упругие свойства квазикристаллов

§ 20. Поперечная упругая изотропия и анизотропия
V* § 21. Модули упругости декагональной фазы А1-№-Со
§ 22. Поверхность обратной фазовой скорости
§ 23. Акустический вклад в низкотемпературную теплоемкость
§ 24. Выводы главы IV
Глава V. Рассеяние фононов в квазикристаллах
§ 25. Фононы в квазикристаллах
§ 26. Процессы переброса в квазикристаллах
§ 27. Решеточная теплопроводность квазикристаллов
§ 28. Выводы главы V
Заключение
Литература

Квазикристаллы обладают многими свойствами, характерными для твердых тел с периодической структурой, например, дифрактограммами с острыми пиками и огранкой. Корреляционная длина структуры квазикристаллов, определенная по результатам рентгеноструктурного анализа, достигает нескольких микрометров, что ставит квазикристаллы по I* структурному качеству в один ряд с самыми совершенными периодически упорядоченными кристаллами. В то же время, квазикристаллы принципиально отличаются от периодически упорядоченных кристаллов отсутствием трансляционной симметрии. Они имеют особый тип апериодического дальнего порядка и могут обладать вращательной симметрией, несовместимой с периодичностью.
За открытием Шехтманом с соавторами икосаэдрической симметрии в метастабильных сплавах А1-Ми, полученных методом быстрой закалки расплава [1], последовали интенсивные исследования возможного влияния квазипериодичности на физические свойства. Вскоре, однако, было обнаружено, что метастабильные сплавы А1-Мп, а также и другие ме-тастабильные квазикристаллы обладают высокой степенью беспорядка и зачастую содержат включения периодически упорядоченных интерметаллических соединений, что осложнило поиск предполагаемых необычных физических свойств. Результаты, полученные на образцах метастабильных фаз, указывали на то, что по своим физическим свойствам квазикристаллы близки к разупорядоченным металлам. Таким образом, первые эксперименты не смогли выявить каких-либо существенных осо-* бенностей, а многие результаты оказались связанными с несовершенством структуры матералов.
Новые возможности для экспериментального исследования свойств
даемое в аморфных веществах логарифмическое распределение времен релаксации в диапазоне многих порядков величины.
Приблизительно квадратичная по температуре решеточная теплопроводность аморфных веществ при температурах порядка и ниже 1 К связана с рассеянием фононов двухъямными туннелирующими системами. При низких температурах наиболее вероятным процессом взаимо-дейстия фононов с такими системами является резонансное рассеяние, при котором средняя длина свободного пробега фононов I обратно пропорционально частоте со. Такая частотная зависимость средней длины свободного пробега 1(ш) приводит к теплопроводности решетки, пропорциональной квадрату температуры. Напомним, что для аморфных веществ показатель степени С в степенной зависимости, которой могут быть аппроксимированы данные Л(Т), как правило, никогда не равен точно двум. Так, для диэлектрических стекол С находится в пределах от 1,75 до 1,95. Считается, что такое отличие £ от 2 может быть связано со слабой зависимостью от энергии плотности состояний низкоэнергетических возбуждений, играющих роль центров рассеяния фононов.
Туннелирующие системы в икосаэдрических квазикристаллах ассоциировались с фазонными модами [163]. Применительно к квазикристаллам понятие фазонных мод вводится при описании структуры с помощью периодических решеток в многомерном пространстве, которое может быть разложено на два подпространства: физическое пространство Е\ и дополнительное пространство Е± — ортогональное дополнение к Е\ (см. § 1). Фазонные моды соответствуют смещениям физического пространства Е\ вдоль дополнительного пространства Е±. В связи с тем, что в квазикристаллах такие смещения сопровождаются прыжками атомов на конечные расстояния, то есть перестройкой структуры, фазонные моды всегда оказываются диффузионными [55]. Напротив, в несоизмери-