Квантовая твердых тел

Изотопические эффекты в твёрдых телах, являясь чисто квантовыми эффектами, обусловлены почти исключительно различием в массах изотопов. Именно они и будут рассмотрены в настоящем обзоре. Другие физические величины, которые имеют разные значения у разных изотопов, такие как магнитный и квадрупольный моменты ядра, сечения поглощения и рассеяния нейтронов, практически не оказывают влияния на свойства твёрдого тела как такового [1]. Твёрдые изотопы гелия Не и Не — квантовые кристаллы — практически не рассматриваются в этом разделе, поскольку имеется достаточное количество литературы обзорного характера на эту тему (см., например, [c.63]

ЧИСТО квантовое движение атомов — так называемое туннелирование. Вероятность туннелирования очень сильно (экспоненциально) зависит от массы туннелирующей частицы. Изотопические эффекты обнаружены в параметрах кристаллической решётки, нормальных модах колебаний решётки твёрдого тела, в электронных состояниях полупроводников, в электропроводности металлов и теплопроводности диэлектриков и полупроводников и ряде других свойствах. [c.64]

Законы взаимодействия этих сил— химической связи —описываются квантовой химией и вообще физическими теориями твёрдого тела. Эти теории приводят к выводу, что во многих случаях нельзя ожидать плотных упаковок и присущих им высокосимметричных атомных конфигураций. В таких случаях, как алмаз, графит, селен и т. п., должны возникать и возникают рыхлые упаковки с пониженной симметрией, малым координационным числом и т. п. В следующей главе, и особенно в нашей книге [И], мы поставили себе задачу критического рассмотрения ряда распространённых представлений и теорий современной геометрической кристаллохимии, идущих вразрез с выводами современной физики. [c.146]

КОРУНД м, А12О3, Твёрдый тугоплавкий минерал подкласса простых оксидов используется как абразивный материал, синтетические разновидности-в ювелирной промышленности, в квантовой электронике и др. [c.208]

Квантовые кристаллы. При исследовании изотопических эффектов в теплопроводности твёрдых тел на первом этапе наибольшее внимание было уделено гелию, поскольку его изотопы имеют большую разность в массах и могут быть относительно легко получены в химически очень чистом виде. Кроме того, изменяя давление, можно в широких пределах менять молярный объём гелия и, соответственно, изменять квантовые вклады в равновесные свойства. В экспериментальных работах [151-157] было продемонстрировано, что изотопические примеси сильно подавляют теплопроводность твёрдого гелия. Особенно впечатляющие данные получили Д. Лоусон и Г. Фейер-банк [156], которые сумели получить очень чистые (изотонически и химически) и совершенные монокристаллы Не. Добавление очень небольшого количества Не — десять миллионных частей — привело к значительному, примерно двукратному, уменьшению теплопроводности в максимуме. Анализ уже первых экспериментов на гелии показал, что скорость рассеяния фононов на флуктуациях массы, расчитанная по формуле (12.1.17), является недостаточно сильной, чтобы описать наблюдаемое подавление теплопроводности изотопическими примесями. Дж. Каллауэй [158] предложил, что добавочное сопротивление обусловлено рассеянием фононов на поле деформаций решётки около изотопической примеси. В рамках простой модели П. Клеменс и А. Ма-радудин [159] нашли, что масштаб этого эффекта может быть действительно достаточно большим. Более детальные расчёты [160-163] подтвердили это и показали, что в определённых условиях рассеяние на поле деформаций в гелии может быть в несколько раз сильнее, чем рассеяние на флуктуациях массы. [c.81]

Прежде всего, сам эффект Мёссбауэра, будучи сугубо квантовым и при этом макроскопическим явлением, экспериментально подтверждает выводы квантовой механики. В этом контексте открытие Мёссбауэра и последовавшее развитие исследований в этой области — суть верификация фундаментальных аспектов нерелятивистской квантовой теории и физики твёрдого тела. [c.108]

Современная электронная теория металлов и полупроводников исходит из того, что нрп соединении отдельных атомов в кристаллическую решётку энергетические уровни электронов смещаются под действием электрических полей соседних атомов так, что возможные уровни энергии всей совокупности электронов в атомах, составляющих кристаллическую решётку твёрдого тола, превращаются из дискретных далеко отстояпцгх друг от друга атомных энергетических уровней в целые энергетические ПОЛОСЫ)) с густо расиоложенными в них возможными, т. е. удовлетворяющими квантовым законам, уровнями. В металлах энергетические полосы перекрывают друг друга, и поэтому, несмотря на дискретность отдельных фовней, распределение по энергиям может быть представлено законом распределения Ферми с точностью, достаточной для решения многих вопросов, в том числе и для построения теории термоэлектронной эмиссии металлов. В случае диэлектриков и полупроводников возможные но квантовым законам полосы энергии не перекрываются, а отделены друг от друга запрещёнными зонами, как это схематически показано на рис. 8 для диэлектриков и на рис. 9 для полупроводников. Так же как и в металлах, при низких температурах заняты все нижние энергетические уровни. Выше полностью занятых энергетических полос лежат другие незаполненные, но возможные полосы энергетических уровней. Переход электронов на уровни этих полос может иметь место за счёт энергии теплового движения атомов кристаллической решётки или за счёт поглощения электронами световых квантов, проникающих внутрь кристалла. Так как в нижних полосах все уровни заняты, то электроны, энергетическое состояние которых соответствует етим полосам, не могут переходить в другое энергетическое состояние, лежащее в пределах той же полосы, а поэтому не могут свободно передвигаться в пространстве под действием внешнего электрического поля. Для осуществления электропроводности электронного характера необходимо наличие электронов в верхней, незаполненной полосе энергетических уровней, называемой полосой проводимости. [c.45]

Некоторые из самых последних выводов квантовой теории активации адсорбированных молекул были предсказаны в качественной форме в чрезвычайно интересной статье Менделеева в 1886 г. Признавая, что все молекулы находятся в состоянии движения или колебания, он предположил, что в результате изменения этого движения при соприкосновении молекул с твёрдой поверхностью происходит их деформация, которая может настолько нарушить равновесие молекул, что становятся возможными различные реакции, которые иначе не могли бы итти со сколько-нибудь заметной скоростью в современной терминологии это означает, что деформация адсорбированной молекулы может приблизить её к активному или возбуждённому состоянию, зависящему от конфигураций, образующихся при колебаниях. [c.362]

Современная кристаллохимия также развивается весьма однобоко, опираясь главным образом на электростатическую и стереометрическую теории твёрдого тела, которые мы считаем относящимися к переломному периоду кристаллохимии (см. 75—84). Современные курсы кристаллохимии, а также обзорные статьи недостаточно излагают выводы квантовой химии II особенно теории реального кристалла, но зато подробно останав-.тиваются на геометрической и электростатической теориях, как правило, недостаточных для трактовки структур реальных твёрдых фаз. Более того, стремясь представить структуру как плотную упаковку атомов-шаров , а ристал. [охимики часто не учитывают в сколько-нибудь достаточной мере влияния химических, кинетических, термодинамических факторов, влияния примесей, условия роста и т. п. С таким положением никак нельзя далее мириться. [c.20]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология