Тепловий рух молекул води згідно експериментальних даних з квазіпружного некогерентного розсіювання повільних нейтронів - Автореферат

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наукРобота виконана в Одеському національному університеті імені І.І. Мечникова . Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук, професор Маломуж Микола Петрович, професор кафедри теоретичної фізики Одеського національного університету ім. Офіційні опоненти:доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Клепко Валерій Володимирович, провідний науковий співробітник Інституту хімії високомолекулярних сполук НАН України, м. Київ доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Ковалевський Михайло Юрійович, провідний науковий співробітник Інституту теоретичної фізики ім. Захист відбудеться "27"_березня 2007 р. о 16.30 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.08 Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 03022, м.Київ, просп.Глушкова, 2, корп.У випадку води вважається, що поступальний рух її молекул поблизу точки плавлення має кристалоподібний характер, тобто на протязі достатньо тривалого часу молекула коливається поблизу локального положення рівноваги, а далі за короткий проміжок часу зміщується до іншого положення рівноваги. У звязку зі значною структурованістю води в цієї області значний інтерес представляє дослідження нових механізмів самодифузії, характерних для води. Порівнюючи теоретичні уявлення та експериментальні дані з напівширини некогерентного дифузійного піку, можна визначити всі характерні параметри теплового руху, а саме величину та температурну залежність колективної складової коефіцієнту самодифузії. Використання експериментальних даних з напівширини дифузійного піку дозволяє зробити надійні якісні висновки про природу процесу самодифузії, визначити як коефіцієнт самодифузії, так і його колективну складову, оцінити параметр негаусовості функції розподілу молекулярних переміщень, а також встановити інші характеристики теплового руху молекул. Зміст роботи був узгоджений з планами наукових досліджень кафедри та планами роботи по держбюджетній темі “Дослідження структурних функцій води, їх застосування до опису її термодинамічних та кінетичних властивостей” (2004, реєстраційний номер № 0103U004954).У відповідності з цією теорією на протязі часу осілого життя молекула коливається біля деякого локального положення рівноваги, а потім на протязі часу неперервним чином або стрибком переходить у нове тимчасове положення рівноваги. Центр коливань молекули та її найближчого оточення зміщується випадковим чином в полі теплових гідродинамічних флуктуацій, призводячи до формування колективної складової коефіцієнту самодифузії. Бачимо, що хоча значення коефіцієнту самодифузії у роботах [5,8] добре узгоджується з наведеним у Таблиці 1 при відповідних температурах, значення часу осілого життя відрізняються майже в пять разів. З фізичної точки зору, квазікристалічні уявлення придатні за умови існування розвиненої сітки водневих звязків, тобто середнє число водневих звязків повинно бути близьким до 3, тоді коефіцієнт самодифузії можна приблизно розглядати як суму Він визначає інтегральну інтенсивність некогерентного розсіювання нейтронів: Третій розділ присвячений дослідженню механізмів уширення квазіпружного некогерентного піку розсіювання теплових нейтронів за межами застосування кристалоподібної картини теплового руху у воді, тобто в інткрвалі температур, а також визначенню колективної складової коефіцієнту самодифузії молекул в усьому інтервалі існування рідкої води.Показано, що колективний перенос у воді відіграє важливу роль: колективна складова коефіцієнту самодифузії змінюється від % у глибоко переохолодженій області до в околі критичної точки.Запропоновано новий механізм самодифузії молекул води в області температур, які відповідають квазікристалічному характеру теплового руху. Запропоновано новий метод оцінки фактору Дебая-Валера у воді, який спирається на результати моделювання середньоквадратичного зміщення молекули за допомогою компютерних симуляцій. Побудовано розклад напівширини дифузійного піку за степенями квадрату хвильового вектора як для інтервалу застосування квазікристалічної картини теплового руху молекул води, так й за його межами, де рух молекул є аргоноподібним.

Основний зміст роботи