Стартовая Предметный указатель Новости науки и техники
Новости науки и техники
Водород, как альтернативное топливо.
Как известно наша планета богата энергоносителями, которые, вот уже не одну сотню лет, исправно служат человеку, делая его жизнь более комфортной. Но так же известно, что запасы полезных ископаемых, из которых получают эти энергоносители, с каждым годом всё уменьшаются, а их стоимость в связи с этим растёт, не говоря уже о загрязнении окружающей среды путём выброса в атмосферу продуктов сгорания. Далее...

Квантовая диффузия

квантовая диффузия

КВАНТОВАЯ ДИФФУЗИЯ - диффузия частиц или точечных дефектов (вакансий, примесных и междоузельных атомов) в твёрдых телах, обусловленная подбарьерными когерентными туннельными переходами. Обычная диффузия точечных дефектов происходит в результате надбарьерных термоактивац. переходов через потенц. барьеры, разделяющие равновесные положения частиц или дефектов в кристаллич. решётке; при этом коэф. диффузии экспоненциально убывает с понижением темп-ры Т и подчиняется закону Аррениуса. В случае К. д. экспоненциальные температурные множители отсутствуют и могут возникнуть степенные температурные зависимости коэф. К. д. DKB. К. д. наблюдается в квантовых кристаллах. Квазиклассич. вероятность подбарьерного туннелирования (см. Туннельный эффект) w~ехр(-1/L). Показатель экспоненты определяется отношением амплитуды нулевых колебаний а0 частиц к межатомному расстоянию а : L ~ (h/а) (Em)-1/2~а20/а2 - т. н. параметр Де Бура, E - энергия частиц массы m. Скорость туннелирования частиц v ~ wh/ma, туннельная частота w0 = wh/та2. Заметная вероятность туннелирования точечных дефектов, приводящая к большой величине DKB, означает квантовую делокализацию точечных дефектов в квантовых кристаллах. Эти делокализованные дефекты (вакансион, дефектон, примесон) по своим свойствам аналогичны др. квазичастицам в твёрдых телах, причём для них ширина энергетич. зоны D~hw0~wh/ma2. Коэф. DKB ~ vl ~ (Da/h)l дефектонов определяется длиной их свободного пробега l, к-рая ограничена либо их столкновениями с др. квазичастицами или структурными дефектами кристалла, либо взаимодействием дефектонов друг с другом. При рассеянии на фононах могут наблюдаться аномальные температурные зависимости DKB: напр., при понижении Т величина DKB может даже возрастать ~ Т-9. Др. особенность К. д., связанная с малой величиной D,- высокая чувствительность к степени однородности кристалла, внеш. сила F приводит к локализации дефектона на размерах порядка D/F. Т. к. точечные дефекты - источники медленно спадающих с ростом расстояния внутр. напряжений, то даже при сравнительно малой концентрации узкозонных дефектонов взаимодействие между ними приводит к "запиранию" К. д. К. д. наблюдается для лёгких примесных частиц (атомов Н или мюонов) в металлах, а также для разл. точечных дефектов в гелии твёрдом (вакансий, изотопич. примесей, перегибов на дислокациях, дефектов поверхности). В последнем случае К. д. существенна для объяснения кристаллизационных волн. Для нек-рых точечных дефектов К. д. происходит только вдоль определ. осей или плоскостей кристалла, а диффузия вдоль остальных направлений является чисто классической. К. д. приводит также к особенностям внутр. трения в квантовых кристаллах. Наиб. подробно К. д. изучена для примеси 3Не в кристаллах 4Не. Обнаружены возрастание Dкв с понижением Т, не зависящий от темп-ры режим (Dкв задаётся только концентрацией 3Не), режим "запирания" К. д. (примесоны 3Не локализованы вследствие сильного в масштабах D взаимодействия). Лит.: Андреев А. Ф., Диффузия в квантовых кристаллах, "УФН", 1976, т. 118, с. 251; В е р к и н Б. И., Квантовые кристаллы и квантовая диффузия, "Природа", 1978, № 12; Andreev A. F., Defects and surface phenomena in quantum crystals, в кн.: Quantum theory of solids, ed. by I. M. Lifshits, Moscow, 1982, p. 11. A. Э. Мейерович.

  Предметный указатель