Переходные процессы и кинетика в электродипольных системах

• Автор: Попов, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 107 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА
Электроакустическое эхо в сегнетоэлектриках типа порядок-беспорядок
1.1 Постановка задачи
1.2 Метод решения. Редукция уравнений
1.3 Решение уравнений движения при (од 2ш) -возбуждении
1.4 Решение уравнений движения при (ш, ш) -возбуждении
1.5 Параметры эхо-отклика
ГЛАВА
Эхо-отклик в сегнетоэлектрических жидких кристаллах
2.1 Уравнения динамики сегнётоэлектрйческого жидкого кристалла
2.2 Эхо-отклик в однородно упорядоченном СЖК
2.3 Эхо в СЖК при наличии сильного постоянного электрического поля
2.4 Эхо-отклик в геликоидальном СЖК
2.5 Обсуждение результатов расчета
ГЛАВА
Кинетика взаимодействующих оптических, двухуровневых систем
3.1 Предварительные замечания
3.2 Вывод потенциала взаимодействия между двумя ДУС
3.3 Вывод кинетических уравнений для оптических ДУС
3.4 Некоторые общие свойства решений кинетических уравнений
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Введение
Кристаллы с сильно выраженными электрическими свойствами постоянно применяются в качестве рабочих веществ приборов микроэлектроники и обработки информации. Передним краем в этой области являются устройства, связанные с нелинейными процессами в этих физических системах. Поэтому изучение нелинейных процессов в веществах, применяемых в названных устройствах, в частности, изучение нелинейной кинетики и эхо-явлений, представляется весьма актуальным. К названным классам веществ безусловно относятся сегнетоэлектрики и жидкие кристаллы. В последние годы, в связи с общей задачей перехода на более высокие частоты, активно исследуются оптические системы с дискретным поглощением. Возможность реализации микроскопических суперпозиционных состояний в данных веществах, а также возможность построения для них адекватного квантовомеханического описания, делает их изучение весьма актуальным (в дальней перспективе) для бурно развивающегося сейчас направления, связанного с квантовыми компьютерами. Различные аспекты нелинейного поведения сегнетоэлектриков, жидких кристаллов и оптических двухуровневых систем исследуются в данной работе.
Цель работы. Основной целью данной работы является создание теории переходных процессов типа свободной индукции и эхо-откликов в сегнетоэлектриках типа порядок-беспорядок и сегнето-электрических жидких кристаллах, а также вывод кинетических

уравнений для оптических двухуровневых систем в случае, когда кинетика определяется их электрическим дипольным взаимодействием. Эти разделы диссертации объединяет объект исследования — электрические дипольные взаимодействия и нелинейность процессов, рассматриваемых с помощью полученных уравнений движения. Переходные процессы в сегнетоэлектриках типа смещения хорошо изучены экспериментально и теоретически, чего нельзя сказать о переходных процессах в сегнетоэлектриках типа порядок-беспорядок, развитие адекватной теории в которых требует квантовомеханического рассмотрения. В связи с этим в диссертации ставится задача теоретического описания переходных процессов в сегнетоэлектриках типа порядок-беспорядок, основанного на микроскопическом гамильтониане и позволяющего с единых позиций рассматривать эхо-отклики при различных типах возбуждения. Подобная задача решается в диссертации и для сегнетоэлектрических жидких кристаллов, для которых ни теоретическое, ни экспериментальное исследование эхо-явлений вообще не проводилось. Кинетические процессы во взаимодействующих оптических двухуровневых системах обычно описывается с помощью релаксационных членов, введенных феноменологически. В диссертации используется хорошо разработанный в теории парамагнетизма метод вывода кинетических уравнений для изучения влияния взаимодействия между двухуровневыми атомами на кинетику системы.
Здесь уместно сказать о том, что хотя предметом исследования в диссертации являются электрические дипольные системы, выбор тематики во многом навеян исследованиями в области магнитного резонанса. Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) является одним из наиболее информативных и хорошо разработанных методов исследований вещества как с теоретической так и с экспериментальной точки зрения. Доступность радиочастотной техники, дававшей воз-

при низких температурах, что подтверждается результатами работ [22, 23]. Амплитуда также возрастает при подходе к температуре фазового перехода, что согласуется с [51], однако здесь надо быть более осторожным в утверждениях, поскольку в данном интервале температур более важными могут оказаться иные механизмы, например, формирование доменных структур.
На основе выражения (1.65) также можно объяснить эффекты, возникающие при дейтрировании в К Б Р. когда сигналы эхо сильно уменьшаются по величине. Поскольку в сегнетофазе 2 = <71//, то амплитуда эхо пропорциональна квадрату константы туннелирования, которая в БКВР существенно меньше, чем в КБ Р. Ближе к температуре Кюри уменьшается, и амплитуда эхо становится пропорциональной д , то есть дейтрирование сказывается в большей степени. Этот вывод несколько отличается от сделанных в работе [35], где зависимость амплитуды от константы туннелирования везде ос д.
Интерес представляет отношение амплитуд сигналов эха при (си, си) - и (си, 2си) -возбуждениях:
{ш,и) ~ 1(Г3 (1.66)
причем это число увеличивается прямопропорционально амплитуде второго импульса и не зависит от длительностей импульсов и интервала между ними, имеет слабую зависимость от частоты внешнего поля и определяется только параметрами сегнетоэлектрика.
Полученные результаты хорошо укладываются в рамки известных экспериментальных фактов об амплитудной и частотной зависимости эхо-сигналов и достаточно наглядно представляют общую картину явления электроакустического эха. При этом мы осознаем, что при получении этих результатов было сделано несколько приближений. Главным из них является удержание только первых