Тунельні стани у кріокристалах з домішками. Калориметричні дослідження - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ФІЗИКО-ТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ НИЗЬКИХ ТЕМПЕРАТУР ім. Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наукУ таких системах виявлено і інтенсивно вивчається ряд нових обєктів і явищ: квантова дифузія, локалізація, мультипольне молекулярне орієнтаційне скло, конверсія в простих молекулярних кристалах, квантові ефекти в обертальному русі домішкових молекул (ротаторів) в матрицях та інші. Дослідження, які склали зміст цієї дисертації, проведені у відповідності до тематичного плану інституту з відомчої тематики за темами: “Фізика неідеальних кристалів”, № держ. реєстрації 0195U009863; “Безладдя в кріокристалах”, № держ. реєстрації 0196U002950 та в рамках програми фундаментальних і науково-технічних досліджень в Україні за проектами: “Рівноважні та кінетичні властивості сильно неврегульованих систем при низьких температурах” (№ 2. Дослідження були також підтримані грантами № U9R000, U9R200 (“Quantum crystals with heavy impurities“) Міжнародного наукового фонду, грантом № U63 Американського фізичного товариства. Використовувались такі методи дослідження: метод температурної залежності теплоємності; метод часової залежності теплоємності при постійній температурі; метод часової залежності потужності тепловиділення, зумовленого процесами конверсії і кластеризації; метод порівняння. Вперше встановлено, що: а) в слабких твердих розчинах о-H2 в р-H2 характерний час конфігураційної релаксації в межах похибки експерименту не залежить від концентрації о-H2, а в області температур 1 - 3 К не залежить і від напряму процесу конфігураційної релаксації; б) в області температур 0.У другому підрозділі описано створений автором комплекс оригінальних установок, який дозволяє виконувати прецизійні дослідження теплоємності і теплових процесів у квантових та класичних кріокристалах і їх розчинах в області температур 0. Другий розділ, що складається з чотирьох підрозділів, присвячений дослідженню низькотемпературної динаміки домішкової орієнтаційної (обертальної) підсистеми в твердих бінарних розчинах Ar - n14N2, Ar - n15N2, Ar - n СО, Ar - n16O2, Kr - n14N2, Kr - n15N2, Kr - n16O2 і потрійних розчинах Kr - n14N2 - XAR, Ar - n14N2 - х16O2 в області температур 0. Теплоємність обертальної (орієнтаційної) підсистеми (надалі її будемо позначати С) визначали, віднімаючи від теплоємності С розчину теплоємність Clat чистих кристалів Ar і Kr, які ми також вимірювали. Температурні залежності теплоємностей С, нормованих на концентрацію ротаторів n і газову постійну R, в твердих розчинах СО, 14N2, 15N2, 16O2 в Ar та Kr при різних концентраціях ротаторів якісно подібні і мають вигляд, показаний на рис. З підвищенням концентрації ротаторів збільшується непряма взаємодія між ротаторами, яка приводить до зміни температурних залежностей С/NR від кривих типу Шотткі до монотонних залежностей при концентраціях ротаторів біля 1%.Отримані в дисертаційній роботі за допомогою калориметричних методів нові прецизійні науковообгрунтовані результати в сукупності вирішують ряд принципових питань низькотемпературної динаміки квантових та класичних кріокристалів (р-H2, о-D2, Ar, Kr) з молекулярними домішками (o-H2, p-D2, 14N2, 15N2, CO, 16О2) і низькотемпературної динаміки невпорядкованих конденсованих систем. До найбільш важливих результатів відносяться наступні: - запропоновані нові методи вивчення квантової дифузії у воднях: метод часової залежності потужності тепловиділення, зумовленого процесами конверсії та кластеризації, і метод порівняння; експериментальний доказ домінування резонансно-конверсійного механізму квантової дифузії в твердих водні та дейтерії; встановлення склоподібної поведінки теплоємності C ансамблю невзаємодіючих ротаторів, які знаходяться у гратках з випадковими статичними полями пружних деформацій; оцінка температурних та концентраційних границь, в яких обертальна підсистема досліджених розчинів може знаходитися в станах: а) ідеального граткового газу ротаторів; б) граткового газу ротаторів з непрямою далекодіючою статичною (через статичні поля деформацій) і динамічною (через обмін фононів) взаємодією; в) орієнтаційного скла з домінуючою непрямою взаємодією; д) орієнтаційного скла з непрямою і квадрупольною взаємодіями.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ