Кореляційний аналіз динаміки розпаду та впорядкування твердотільних систем, що є далекими від термодинамічної рівноваги - Автореферат

Крім того, частину досліджень було проведено у рамках виконання конкурсних проектів Державного комітету України з питань науки і технологій (№2.3/85) “Кореляційна теорія явищ розпаду в металевих стеклах та твердих розчинах” (1994-1996 рр.) та Державного фонду фундаментальних досліджень Міністерства України у справах науки і технологій (№2.4.220) “Кінетика та механізми релаксаційних процесів у металевому склі поблизу температури склоподібного переходу” (1997-1998 рр.). Серед нових результатів, що наведені в дисертації, можна визначити такі: У дисертаційній роботі запропоновано статистичний підхід, що дозволяє, при певній його модифікації, описувати кінетику як концентраційного розшарування (розпаду), так і впорядкування нерівноважних, невпорядкованих твердотільних конденсованих систем. Використання ж автомодельного розвязку для кореляційних функцій другого порядку в гаусовому вигляді дозволяє звести задачу до розвязання системи нелінійних диференціальних рівнянь першого порядку для кореляційного радіуса системи та третього моменту, , який описує асиметрію розподілу концентрації у системі, що розпадається, де . Розвязок системи рівнянь (1) з початковими умовами (2), дозволяє отримати досить повну інформацію про процес концентраційного розшарування, оскільки воно визначає кореляційний радіус, тобто просторовий масштаб неоднорідностей складу, амплітуду флуктуацій концентрації та параметр асиметрії що дозволяє оцінити концентрацію у передвиділеннях нової фази та обєм цих передвиділень. Основним параметром, що визначає процес еволюції системи, є параметр Його знак визначає, чи знаходиться система “в середньому” всередині спінодальної області чи поза нею.Існуючі теорії концентраційного розшарування та впорядкування нерівноважних твердотільних конденсованих систем описують, як правило, тільки початкові та кінцеві стадії вищезгаданих процесів. Однак цих уявлень недостатньо, щоб цілком і повністю відобразити реальну картину еволюції структури нерівноважних матеріалів, зокрема, до цього часу залишається незясованою роль загартованого непорядку як у процесах розпаду, так і в процесах упорядкування. З цією метою в дисертаційній роботі запропоновано статистичний підхід, що дозволяє, при певній його модифікації, описувати кінетику як концентраційного розшарування (розпаду), так і впорядкування нерівноважних, невпорядкованих твердотільних конденсованих систем. Показано, що наявність у склі в початковий момент часу загартованих випадкових просторових варіацій складу веде до ефективного розширення області нестійкості гомогенних станів. Як аналітичними засобами, так і за допомогою чисельного аналізу виявлено ряд особливостей кінетики впорядкування при фазових переходах першого роду типу порядок - непорядок, а саме: у бінодальній області характер еволюції системи, що впорядковується (в особливості на початкових стадіях) визначається не тільки близькістю температури системи до температури впорядкування, але суттєво залежить від початкового стану системи; при фазових переходах першого роду нерівноважна система обирає той чи інший тип упорядкування не із принципу найбільшої глибини мінімуму вільної енергії, цей вибір визначається близькістю початквого стану (що залежить від передісторії загартування) до одного з рівноважних (або квазірівноважних) станів.

Існуючі теорії концентраційного розшарування та впорядкування нерівноважних твердотільних конденсованих систем описують, як правило, тільки початкові та кінцеві стадії вищезгаданих процесів. Однак цих уявлень недостатньо, щоб цілком і повністю відобразити реальну картину еволюції структури нерівноважних матеріалів, зокрема, до цього часу залишається незясованою роль загартованого непорядку як у процесах розпаду, так і в процесах упорядкування.

З цією метою в дисертаційній роботі запропоновано статистичний підхід, що дозволяє, при певній його модифікації, описувати кінетику як концентраційного розшарування (розпаду), так і впорядкування нерівноважних, невпорядкованих твердотільних конденсованих систем.

У рамках бінарної моделі аналітичними засобами досліджено дифузійну стадію еволюції крупномасштабної структури скла (спінодальний розпад). Показано, що наявність у склі в початковий момент часу загартованих випадкових просторових варіацій складу веде до ефективного розширення області нестійкості гомогенних станів.

Доказано існування при спінодальному розпаді проміжної структури розпаду з характерним просторовим масштабом, що відрізняється від отриманого з лінійної теорії Дж. Кана.

Показано, що характерною особливістю спінодального розпаду є виникнення асиметрії локальних відхилень від середнього складу. Наявність же зазначеної асиметрії у початковий момент часу тільки підсилює тенденцію до розпаду.

Для опису в рамках єдиної концепції всіх стадій кінетики концентраційного розшарування стекол (у тому числі металевих) запропоновано ідею, що полягає у зміні параметрів порядку на різних етапах концентраційного розшарування. Реалізація цієї ідеї дозволила описати в аналітичному вигляді всі етапи концентраційного розшарування від спінодальної стадії до стадії коалесценції.

У рамках моделі Гінзбурга-Ландау теоретично досліджено кінетику формування та росту антифазних доменів при фазових перетвореннях другого роду типу порядок-непорядок. Показано, що у переважній більшості випадків перехід до однодоменного стану впорядкування відбувається через формування довгоживучого полідоменного стану.

Шляхом чисельного аналізу продемонстровано: немонотонний характер процесу впорядкування на його початкових стадіях (якщо початкові масштаби неоднорідностей параметра далекого порядку є малими); а також можливість появи проміжних (віртуальних) полідоменних структур спеціального типу (за певних початкових умов).

Як аналітичними засобами, так і за допомогою чисельного аналізу виявлено ряд особливостей кінетики впорядкування при фазових переходах першого роду типу порядок - непорядок, а саме: у бінодальній області характер еволюції системи, що впорядковується (в особливості на початкових стадіях) визначається не тільки близькістю температури системи до температури впорядкування, але суттєво залежить від початкового стану системи; при фазових переходах першого роду нерівноважна система обирає той чи інший тип упорядкування не із принципу найбільшої глибини мінімуму вільної енергії, цей вибір визначається близькістю початквого стану (що залежить від передісторії загартування) до одного з рівноважних (або квазірівноважних) станів.

При вивченні впливу зовнішнього поля на кінетику формування та росту 180-градусних доменів у власних сегнетоелектриках встановлено, що незважаючи на поляризуючу роль зовнішнього поля, перехід до монодоменного стану впорядкування відбувається переважно через формування полідоменної структури, якщо величина зовнішнього поля не перевищує певного критичного значення.

На прикладі сплавів типу b-латуні проаналізовано вплив гідростатичного тиску на кінетику впорядкування під час фазових переходів другого роду типу порядок-непорядок. Показано, що у подібних сплавах гідростатичний тиск уповільнює процес упорядкування, а також стримує. спінодальний кінетика фазовий доменізація

Заворотнев Ю.Д., Овандер Л.Н., Стефанович Л.И. Влияние бозе-эйнштейновского конденсата экситонов на спектры нелинейного рассеяния света // Укр. физ. журн. - 1983. - Т.28. - №2. - С.200-205.

Заворотнев Ю.Д., Стефанович Л.И. Комбинационное рассеяние света в кристаллах с участием бозе-эйнштейновского конденсата экситонов // Укр. физ. журн. - 1983. - Т.28. - №3. - С.348-353.

Заворотнев Ю.Д., Овандер Л.Н., Стефанович Л.И. Гиперкомбинационное рассеяние света как метод исследования связанных состояний бездипольных экситонов и фононов // Опт. и спектр. - 1984. - Т.56. - №3. - С.345-439.

Заворотнев Ю.Д., Овандер Л.Н., Стефанович Л.И. Влияние бифононных состояний на комбинационное рассеяние света в молекулярных кристаллах // Опт. и спектр. - 1984. - Т.57. - №5. - С.831-836.

Фельдман Э.П., Стефанович Л.И. Эволюция “замороженных” флуктуаций концентрации при распаде стекол с составом, близким к спинодальному // ЖЭТФ. - 1989. - Т.96. - № 4. - С.1513-1521.

Фельдман Э.П., Стефанович Л.И. Кинетика спинодального распада стекол // ЖЭТФ. - 1990. - Т.98. - № 5. - С.1695-1704.

Стефанович Л.И., Фельдман Э.П. Релаксация промежуточной распадной структуры стекол и твердых растворов к состоянию полного термодинамического равновесия // ЖЭТФ. - 1993. - Т.104. - №2. - С.2774-2784.

Размещено на .ru