к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Стёкла

Стёкла - твердотельные системы, не обладающие пространственным упорядочением (трансляционным и ориентационным) в расположении атомов, их магн. моментов, электрич. дипольных моментов молекул и т. д. (в смысле дальнего порядка - см. Дальний и ближний порядок). С. характеризуются временным упорядочением: каждый элемент системы всё время остаётся в нек-рой конечной области конфигурац. пространства, т. е. корреляция между его положениями не убывает за большие промежутки времени, так что система не является эргодической (см. Эргодичность ).Переход системы в состояние С. происходит при понижении температуры Т, и это наз. замерзанием (стеклованием). Осн. свойство С--наличие большого (быстро растущего с размером системы) числа метастабильных (долгоживущих) макросостояний, приводящее к явлениям медленной релаксации и зависимости состояния системы от её предыстории (характера изменения температуры, давления, магн. поля и т. д.).

С. естественно классифицировать по типу переменных, испытывающих замерзание. При этом каждому С. можно сопоставить пространственно упорядоченное (регулярное) состояние с переменными того же типа. Известны С.: позиционные, спиновые, дипольные, электрические квадрупольные, протонные, сверхпроводниковые и др. Среди структурных (позиционных) С. различаются металлические, ковалентные, полимерные. Все они характеризуются замерзанием движения атомов и молекул (см. Стеклообразное состояние ).Регулярное состояние, соответствующее абс. минимуму энергии,- кристаллическое. Металлич. С. (напр., FeP, Zr Cu) и ковалентные С.8068-128.jpg являются метастабильными фазами, способными к кристаллизации (для SiO2 время кристаллизации ~102 лет). Эти С. образуются при достаточно быстром охлаждении; при медленном охлаждении возникает кристаллич. состояние (см. Металлические стёкла, Аморфные и стеклообразные полупроводники [1]).

То же относится и к полимерным С., образованным полимерами, с регулярной последовательностью мономеров (напр., полиэтилен). Полимеры с нерегулярными последовательностями мономеров (напр., полистирол, пропилен) и сетчатые (разветвлённые) полимеры образуют только стеклообразные твёрдые фазы; в этих случаях неупорядоченность твёрдой фазы вторична, она является следствием первичной («вмороженной») нерегулярности молекулярной структуры.

Это же относится и к остальным типам С. [2]. Так, спиновое стекло (регулярный аналог - антиферромагнетик)возникает в твердотельных системах с неупорядоченным расположением магн. атомов (первичный беспорядок). В отношении трансляц. порядка система может быть как кристаллической (напр.,8068-129.jpg , х8068-130.jpg 1), так и аморфной (8068-131.jpg = AlGd) [2,3,4].

Дипольные С. возникают в системах с неупорядоченно расположенными диполями (как магнитными, так и электрическими). В непроводящих твёрдых растворах с редко расположенными магн. атомами (напр.,8068-132.jpg при8068-133.jpg ) магнитное обменное взаимодействие мало и определяющим становится магн. дипольное взаимодействие. Его знакопеременный характер и случайность в пространственном расположении диполей приводят к образованию магн. дипольного С. В ме-таллич. твёрдых растворах с малой концентрацией магн. атомов переходных металлов (напр.,8068-134.jpg,8068-135.jpg ) роль знакопеременного взаимодействия играет РККИ-обменное взаимодействие (через электроны проводимости).

Аналогичная ситуация возникает в электрических дипольных С., напр. в соединениях типа8068-136.jpg , где Z - Nb, Li, Na;8068-137.jpg . В элементарной ячейке КТаО3 есть неск. эквивалентных нецентральных положений, в к-рых может оказаться примесь замещения Z, создавая при этом локальный дипольный момент. При низких темп-pax электрич. дипольное взаимодействие приводит к «замерзанию» диполей (атомов Z) в неупорядоченном состоянии. Если концентрация примеси в веществе (матрице) мала (х ~ 0,05- 0,1), то определяющую роль играет короткодействующее знакопостоянное взаимодействие между диполями (возникающее из-за большой поляризуемости матрицы). Оно приводит к переходу веществ в регулярную сегнетоэлектрич. фазу (см. Сегнетоэлектрики).

Соединение (KCN)x.(KBr)1-x. при x ~ 0,5 представляет собой пример электрич. квадрупольного (ориентационного) С. Определяющим здесь является взаимодействие случайно расположенных одноосных молекул CN через поле упругих напряжений в матрице, являющееся квадрупольным (при более низких температурах возможно образование дипольного С. за счёт слабого дипольного взаимодействия молекул CN). Квадрупольным С. является также твёрдый раствор орто- и параводорода при концентрации х < 0,56 ортомолекул Н2, к-рые за счёт формы обладают электрич. квадрупольным моментом; при больших х реализуется фаза с дальним порядком трансляц. и ориентац. типов.

Протонным С. называется низкотемпературное состояние, возникающее в смешанных кристаллах8068-138.jpg Чистые кристаллы RbH2PO4 (RDP) и NH4H2PO4 (ADP) являются членами т. н. семейства KDP (КН2РО4) и имеют одинаковые решётки с близкими параметрами, причём RDP при низких темп-pax является сегнетоэлектриком, a ADP - антисегнетоэлектриком. Смешанные кристаллы KDP()1-x. (ADP)x в интервале 0,22 < х < 0,8 обладают неупорядоченным состоянием, характеризующимся замораживанием движения протонов на водородных связях.

Сверхпроводниковое С. может образовываться в т. н. гранулиров. сверхпроводниках, помещённых в магн. поле8068-139.jpg , где квант магн. потока Ф0 = hc/l, а l - характерный масштаб неоднородности системы (порядка или больше ср. расстояния между центрами гранул). Такие сверхпроводники состоят из гранул сверхпроводящего вещества, помещённых в несверхпроводящую матрицу и связанных между собой туннельными (джозефсоновскими) контактами. Сверхпроводящие С. характеризуются замороженным неупорядоченным распределением джозефсоновских токов через межгранульные контакты; роль «первичного» беспорядка играет случайность в расположении гранул, приводящая к случайному распределению величин магн. потоков в пространстве между гранулами.

В слабом магн. поле8068-140.jpg гранулиров. системы ведут себя как обычные сверхпроводники второго рода .Регулярным аналогом является обычная сверхпроводящая фаза с решёткой вихрей Абрикосова [3].

Основным наблюдаемым признаком перехода системы в состояние С. является резкое замедление релаксации возмущений при понижении температуры (см. Кооперативные явления). Так, сдвиговая вязкость h позиционных С. возрастает более чем на 12 порядков с приближением к точке замерзания, причём её поведение часто описывается эмпирич. законом Фегеля - Фулчера:
8068-141.jpg

где8068-142.jpg, Т0 - параметры, получаемые экспериментально. Условно точкой замерзания Tf считают температуру, при к-рой8068-143.jpg достигает 1013 пуаз (Tf > T0). Аналогично замедление магн. релаксации наблюдается в спиновых С., в к-рых макс. время релаксации
8068-144.jpg

где8068-145.jpg

В состоянии С. (Т < Тf)релаксация возмущений происходит медленно и в широком интервале времён может быть описана как логарифмич. зависимость параметра порядка от времени. Др. важнейшим свойством С. является зависимость его характеристик от истории. Приведённые свойства С. свидетельствуют о наличии широкого спектра времён релаксации, граница к-рого8068-146.jpg больше времени наблюдения. Для С., обладающих замороженным первичным беспорядком, вопрос о конечности или бесконечности8068-147.jpgсвязан с вопросом (не имеющим пока общего решения) о существовании фазового перехода в состояние С. Фазовый переход экспериментально наблюдается для большинства спиновых С. При этом вблизи точки замерзания Tf имеет особенность не только температурная зависимость времени релаксации8068-148.jpg, но и (при воздействии внеш. полей) обобщённая восприимчивость8068-149.jpg. В пост. поле функция8068-150.jpg имеет, как правило, излом в точке Т = Т,. В перем. поле частоты (о особенности имеют Re8068-151.jpg и8068-152.jpg. Кроме того, Tf зависит от w. В области низких частот особенности8068-153.jpg связаны с наличием в С. шума со спектром 1/w.

Количественная теория С. пока не построена. Одной из качественных концепций является понятие фрустрации [2-3]. Статистич. система наз. фрустрированной, если взаимодействия между её разл. элементами конкурируют, т. е. предъявляют несовместимые требования к локальной структуре, соответствующей минимуму свободной энергии. Простейшие примеры фрустрированной системы - квадратная ячейка спинов с одним положительным обменным интегралом J > 0 и тремя отрицат. интегралами J < 0 или треугольная ячейка спинов со всеми J < 0. В результате компромисса возникает принципиально новое состояние, к-рое при наличии первичного беспорядка оказывается С. Пример позиционных С. показывает, что наличие первичного беспорядка не является обязательным, его роль может сыграть флуктуационно возникшая неоднородность, замороженная при быстром охлаждении. Фрустрация в случае металлич. С. обеспечивается тем, что локальная энергетически выгодная конфигурация атомов имеет икосаэдрич. симметрию, к-рая не может быть реализована в трёхмерной перио-дич. решётке. Иногда это приводит к образованию квазикристаллов ,обладающих дальним ориентац. порядком при отсутствии трансляционного, в др. случаях возникает С. В магн. и электрич. С. осн. источником фрустрации является конкуренция ферро- и антиферромагн. взаимодействий; кроме того, фрустрация может возникнуть и при чисто антиферромагнитном взаимодействии, напр. в треугольной или кубической гранецентриров. кристаллич. решётках. Неупорядоченная спиновая система, не обладающая фрустрацией, обычно является не С., а, напр., простым ферромагнетиком.

Ряд низкотемпературных свойств С. (теплоёмкость, теплопроводность и т. п.) хорошо описывается представлением о двухуровневых туннельных системах (группах атомов, спиновых кластерах) с широким распределением энергетич. параметров [4].

Литература по стёклам

  1. Jасkle J., Models of the glass transition, «Rep. Progr. Phys.», 1986, v. 49, p. 171;
  2. Binder K., Y o u n g A. P., Spin glasses. Experimental facts, theoretical concepts, and open questions, «Rev. Mod. Phys.», 1986, v. 58, p. 801;
  3. Винокур В. М. и др., Система джозефсоновских контактов как модель спинового стекла, «ЖЭТФ», т. 93, с. 343;
  4. Рhillip s W. A., 2-Level states in glasses, «Rep. Progr. Phys.», 1987, V. 50, p. 1657.

М. В. Фейгельман

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

Знаете ли Вы, что низкочастотные электромагнитные волны частотой менее 100 КГц коренным образом отличаются от более высоких частот падением скорости электромагнитных волн пропорционально корню квадратному их частоты от 300 тысяч кмилометров в секунду при 100 кГц до примерно 7 тыс км/с при 50 Гц.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 28.03.2020 - 13:30: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Биологическая безопасность населения - Карим_Хайдаров.
28.03.2020 - 13:29: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
28.03.2020 - 13:18: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ЗА НАМИ БЛЮДЯТ - Карим_Хайдаров.
28.03.2020 - 06:17: ПЕРСОНАЛИИ - Personalias -> WHO IS WHO - КТО ЕСТЬ КТО - Карим_Хайдаров.
28.03.2020 - 06:10: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вячеслава Осиевского - Карим_Хайдаров.
27.03.2020 - 12:07: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС МИРОВОЙ ФИНАНСОВОЙ СИСТЕМЫ - Карим_Хайдаров.
26.03.2020 - 18:27: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ФИЗИКА - Experimental Physics -> Вихревые эффекты и вихревые теплогенераторы - Карим_Хайдаров.
26.03.2020 - 18:24: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Маклакова - Карим_Хайдаров.
26.03.2020 - 17:57: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров.
26.03.2020 - 17:55: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от О.Н. Четвериковой - Карим_Хайдаров.
26.03.2020 - 14:51: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ПРАВОСУДИЯ.НЕТ - Карим_Хайдаров.
26.03.2020 - 09:24: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Ю.Ю. Болдырева - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution