Морфология квантовых кристаллов

• Автор: Кешишев, Константин Одиссеевич
• Шифр специальности: 01.04.09
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 194 c. : ил

ГЛАВА I. РАВНОВЕСНЫЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ

ПОВЕРХНОСТИ

§ I. Микроскопическая структура поверхности. Поверхностная энергия и равновесная

форма кристаллов

§ 2. Поверхностные фазовые переходы.

(Обзор теоретических работ)

Глава II. РОСТ КЛАССИЧЕСКИХ КРИСТАЛЛОВ

§ I. Особенности кинетики атомногладкой и

атомношероховатой межфазной границы

§ 2. Кинетика роста и установление равновесной формы

§ 3. Экспериментальные исследования фазовых переходов огранения в классических

кристаллах
Глава III. МЕТОДЫ ВЫРАЩИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ ГЕЛИЯ И
КОНТРОЛЯ ИХ КАЧЕСТВА
ГЛАВА 17. РАВНОВЕСНЫЕ СВОЙСТВА И КИНЕТИКА КВАНТОВОЙ
МЕЖФАЗНОЙ ГРАНИЦЫ
Глава V. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ
КРИСТАЛЛОВ Не4
§ I. Конструктивные и технологические особенности экспериментального оборудования
§ 2. Методы выращивания кристаллов
§ 3. Особенности роста и плавления кристаллов
Не4 при температурах ниже 1,2К
§ 4. Обнаружение и исследование кристаллизаци-

онных волн
ШВА 71. РАВНОВЕСНАЯ ФОРМА КРИСТАЛЛОВ Не4
§ I. Некоторые общие замечания
§ 2. Анализ формы равновесного мениска
§ 3. Обнаружение и исследование фазовых переходов огранения
§ 4. Плотноупакованные грани кристаллов Не4 в
модели Коссе ля
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Квантовые кристаллы представляют собой немногочисленный класс твердых тел, специфика которых обусловлена двумя факторами - малостью маосы атомов и слабостью их взаимодействия.
Наиболее ярко квантовые признаки выражены в кристаллах изото-Я
пов Не° и Не41 и их растворов. Одной из наиболее характерных особенностей квантовых кристаллов является аномально большая амплитуда нулевых колебаний, сравнимая с периодом кристаллической решетки, в результате чего существует заметная вероятность поступательного движения атомов в кристалле путем туннельных переходов в соседние узлы решетки. Существенно, что эти процессы имеют место при нулевой температуре. Этот факт, очевидно, в корне противоречит классическим представлениям, согласно которым никакое движение невозможно при абсолютном нуле.
Квантовомеханическое рассмотрение, осуществленное впервые Андреевым и Лифшицем /I/, позволило предсказать ряд принципиально новых свойств твердых тел. Одним из наиболее ярких эффектов представляется явление квантовой диффузии, обнаруженное и исследованное Есельсоном, Григорьевым и Михеевым /2/.
Развитые в работе /I/ представления оказались чрезвычайно плодотворными для изучения двумерной квантовой системы -границы между квантовым кристаллом и сверхтекучей жидкостью. Андреев и Паршин /3/, анализируя свойства поверхности кристаллов гелия, предсказали существование квантовошероховатого состояния поверхности и возможность когерентных фазовых превращений, следствием которых является бездиссипативный рост и плавление кристаллов и новый тип колебаний кристаллической поверхности - кристаллизационные волны.

ляется возможным.
Гораздо более убедительно выглядят данные, полученные Павловска и Неновым при изучении морфологии кристаллической поверхности нафталина /41/ и тетрабромметана /42/. Поскольку в этих экспериментах характерный размер исследуемого объекта не превышал 50 мкм, можно полагать, что наблюдаемые формы были значительно ближе к равновесным, чем в предыдущей работе /40/. С ростом температуры было зафиксировано поочередное исчезновение плоских участков межфазной границы, соответствующих различным ориентациям и, таким образом, определена с весьма высокой точностью последовательность критических температур, отвечающих наиболее плотно упакованным граням.
Аналогичные результаты получены Павловска /43/ при наблюдении начальных форм роста кристаллов адамантана (трициклоде-кан С/0 His ) в процессе кристаллизации из газовой фазы. Были определены критические температуры для граней нескольких кристаллографических ориентаций и обнаружено сильное влияние примесей на температуру фазового перехода. Следует отметить, что в этой работе, экспериментальные результаты которой заслуживают весьма высокой оценки, совершенно ясно продемонстрированы качественные особенности изучаемого явления. Тем не менее, даже в этом случае отсутствуют какие-либо количественные данные, которые можно было бы использовать для выяснения характера поверхностного фазового перехода.
Этим, по существу, исчерпывается небольшой перечень работ, посвященных данному вопросу. Недостаток экспериментальной информации отчасти восполняется значительным прогрессом в области машинного моделирования процессов, происходящих на поверхности кристаллов в различных условиях /25, 44-46/. Однако основное внимание в "машинных экспериментах" уделяется,