Антисегнетоэлектрический фазовый переход в модели газа двухуровневых молекул

• Автор: Кукушкин, Владимир Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.07, 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 160 с.

Содержание
Введение
1 Газ двухуровневых молекул действующее поле и нелинейное решение уравнений МаксвеллаБлоха

1.1 Модель газа двухуровневых молекул.

1.2 Поляризационная катастрофа и неустойчивость мягкой моды

1.3 Стационарная волн а поляризации нелинейное решение уравнений Макс

велла Блоха.

1.4 Сравнение антисегнетоэлектрического перехода в газе с фазовым переходом в плазме мягкая мода и плазменный кристалл .
1.5 Выводы
2 Стационарные состояния молекул, движущихся в неоднородно и однородно поляризованном газе

2.1 Квазиклассическне уровни к квазиэиергин молекулы в волне поляризации

2.2 Квазиэнергеткческие состояния молекулы во внешнем гармоническом
поле без приближения вращающейся волны.
2.3 Условия релаксации молекул к штарковским и квазиэнергегическим состояниям.
2.4 Особенности поляризационной катастрофы и неустойчивости мягкой
моды в газе со слабой релаксацией .
5.4 Выводы
Заключение
Литература


Как и в плазме (где указанное поле называется самосогласованным), тепловое движение частиц газа, улучшает приближение среднего поля, поскольку нивелирует флуктуахдионный вклад некоррелированного поля близко расположенных молекул. Однако даже в аморфном веществе (с замороженным, хаотическим в пространстве расположением дипольних молекул) достаточно далеко от критической температуры приближение среднего поля приводит к качественно правильному описанню сегнето- и антисегнетоэлектрического фазовых переходов (см. Такой успех теории среднего поля связан с дальнодейсгзующим характером дилолькых сил, в результате чего каждая молекула эффективно взаимодействует с макроскопическим ансамблем других молекул и случайные флуктуации создаваемых ими полей эффективно подавляются, по крайней мере для молекул, не имеющих соседей, расположенных на расстояниях много меньше среднего межмолекулярного расстояния. В случае непроницаемых упругих диполей (т. Лоренца. Р, определяющей согласно поправке Лоренца отличие действующего на них поля от Е (см. Для жёстких диполей (которые обладают заданным моментом) действующее поле имеет существенную дополнительную составляющую, зависящую от локальной ориентации диполей (см. Указанная составляющая связана, с сильной корреляцией ориентаций соседних диполей, имеющих заданную величину собственного поля, и в аморфном веществе, как правило, приводит к образованию не сегнето-электрической фазы, а фазы стекла. Тем не менее даже в аморфном веществе с жёсткими диполями приближение среднего ноля позволяет получить качественно правильные результаты для диэлектрической проницаемости среды (см. В случае частичного упорядочения пространственного расположения жёстких диполей (например, их размещения с конечной вероятностью з узлах кристаллической, скажем, двумерной треугольной, решетки) переход в регулярно поляризованное состояние ещё более облегчается (см. В интересующем нас случае упругих диполей их величина (и ориетация) в существенной мере задаются средним полем, что делает образование сегнетоэлектриче-ской фазы более выгодным (по сравнению с фазой стекла в системе жёстких диполей). Кроме того, для высокочастотных диполей, имеющих конечную собственную частоту, образование поляризованного состояния происходит вследствие формирования коллективной мягкой моды, возможного благодаря эффектам среднего поля и обуславливающего существование порога фазового перехода по концентрации диполей даже при нулевой температуре. В условиях, наиболее благоприятных для экспериментального наблюдения указанного явления, пространственный период поляризационной структуры значительно превышает длину волны де Бройля молекул (см. КЭ). Из квантовой оптики и физики плазмы известно, что КЭ определяются решением уравнения Шредингера в сопутствующей системе отсчета, движущейся вместе с молекулой. Последняя подвергается периодическому внешнему воздействию, обусловленному неоднородной поляризационной структурой. В таком подходе для описания статистических свойств аитисегнетоэлектрического газа можно использовать распределение Гиббса по КЭ отдельных молекул, движущихся в статической волне поляризации. В результате нахождения поляризации, создаваемой молекулами, и решения уравнения самосогласования для амплитуды волны легко установить условия и тип фазового перехода в антисегнетоэлектрическое состояние, а также вычислить зсе основные термодинамические функции поляризованного газа. Данный подход позволяет определить вклад в термодинамические функции как от резонансных, так и от нерезонансных молекул (по отношению к их взаимодействию с волной поляризации, которое зависит от величины допплеровского сдвига частоты). Оказывается, что резонансные молекулы могут существенно влиять на температурную и концентрационную зависимость теплоемкости газового кристалла и его диэлектрические свойстэа. Диссертация состоит кз введения, пяти глав и заключения. Первая глава посвящена рассмотрению электромагнитных свойств газа двухуровневых молекул в рамках феноменологических уравнений Максвелла - Блоха. В разделе 1.