Г.А. Миронова - Конденсированное состояние вещества - от структурных единиц до живой материи. Т1 (1119317), страница 4
Текст из файла (страница 4)
например у металлических сшавав. Ошпываются ассгап:чво низкими, н орн огличиых от нули темперагурач вроисхолит 1нпрерывни» споншниая перестройка структуры. по свцюпжытанп о движении системы ь рюиовссному сосюянию. Очсвидгю, что указанные особенности качепвеиио озличают гнупорялочсиные системы от псрнопюеских н требунж далынйшепг развития теории, ссзланил новых тырепшеских мою»ей. эффекпгвные метали исследования таюш систем были развиты голыш в 70-80 пзлвт (Небе»в«и сквя премия: Ли»ереси Ф., Ван Флсь Дж.Х, Мозг Н. "Игсведования е области электронной структуры мап1ни1ых н асупорлдочснных систем" (1977)).
К нсугпрялыениым вешсствам опюсигсн, прежде исего, класс аморфных структур Д;ж амойфщя»,стйуюуй характерно сушегпвованне ынжнага и спсу1ствие зпльнеш порядка в расположении структурных единиц. Аморфное соспжвие рсалгпуегся как в 0»шсмах с ггюйюпнымм ю»жкзйййм ммшй»тавриных шюре (например. в хороших матюшах), шк и в сисзсмах с 1 влсиными имнчесйимисвязями меж (у мамами. В шреои сг) юс структура аморфного соспзяни б. и ь с ру«ур ва в й жидкости. Во «»юран сбчое рас1юлОжеивс сосешпж атомов вокруг данного втоца (илн, «ак принято гонории„расположение атомна в первой координационной сфере) опрсделлетсв юправлсннпшью химическгж свлжй. Вместе с тем, по мере удатсния ст любого вмбраииою атома углы между связями постепенно каотически нзмеивются, что приводю к исчсзнсвеиюо далы1сго порядка.
Всякое неупорядоченное состоевие «влытс» термодииамичыки неустойчивым. Олив«о »ремеза упорвдоченив мо1ут быть юшолью велики [хак в сбмчнмх стекл»к), что гсрьгодинамгшсская неусюйчивосгь и» препятствует нч практическому исполюоюнню. Таж например, аморфныв кремний и векыорь:е лрупгс полупроаолниконые материалы н амсрфгюм Оюгоянии шороио используются в ылючиых батареях. преобразуюших знерцво света в элекгричсский ток.
Такие батареи успешно рабошюг ги всех аосмических аллар«гак. Аморфные металлы повучвнпся путем чрезвычайно быстрого (со схсроспео -!О'е гршус) о«лаплени» расплава. Пенный способ позволяет полуяви, сцшвы с зею м содержанием комновжпев, юпцрое не являежя термодинамически усюйчивым н сбычнык услоннвх. Лморфныс мета»лип'скис ленты обладают ридом новых с«о»Оп, отличных от свойств мешляов в «рнсшллическом сосгаении.
В часп1ссгн, жшюзо и ряд гругнк металюв в аморфном состоянии ее кор(юзнруют (ляг. соггопо — рю едаиис), что шпаоляет исвояьювать нх в шчесзве конструкшюню ж материалон в химических реакторах различногп тип», как ш1ьырнюнву дорогостояи1им благородным метюлам. уй промсэкугочными между периони искимн и непериодическими сисемами юшяютс» вещества. сочетаижгие периодическое упорнлоченив с опрелеленнон степенью бсспоряпкв. Прн изучении тгжнк веществ мгвкно гмпоаьзоешь представления, рювигыс в физике «рис»аллое. Например, .юя тип»ело»виня энергетических спектров нгжигелей зарева в сально легироюггн х полупроводниках, содервмщих каотнческн расппзожеиныс атомы примесей, используется изесстнмй энергетический спектр иошпелеп заряаа е беспримесном ьристшщнческом пслупрпводнвк».
К таким сложным сгющмам относятся также жидкие крисщллы, сочешющне саойсгва упо|ждоченнык шмтем в одних направлениях со свойствами жвпкосгти — в лру их. за работы в эгог обаасти "исследование молекулврного угюрялочения в сложныл хонленсвроюнных снсжмах, особенно в жилких крнсгюлаь и полимеЗжх" де-Жену ПЖ. в 199» галу была присуждена Нсбелеесюм премия. ОсоГюе место среди непериодических систем занимают бвополнмерьг н живан материн. В рамках рассмшренной выше классификации, зкнеыс организмы (втоц числе и человеш) можно рассматрюшь юж упорядоченную непернолическэю еисшму. Живал материя являетса цзвболее сложной формой сущесцюивгия вещества в конденсированном сгктояннн.
Прггнцнпнвшзгой ссобенвошыо живой материи является то, что она превставляет собой»кшиеную срмгг. Под экгнвгюй полразумевются среза в каждом микрообъеме которой эашиаегс» и выделяетгя энергия. Актив ая спела ч»кег находиться в трех основных энергетических слепни х. »ггюгй, »озбулсдепие и рмррикшернесшь.
В состоянии покоя каждый мггкрсгбтцм среды облава»с опрсдпчениым запасом энергии Еь шютвстствуюшим се сшционврначу сосговиию. При внешних возлсйствнях среда нижет переходить в возбужденное состояние с энергией Е» и наход ться е жоьг состоянии во тех оор. ппка запасенная энержм не будет полностью израсяозговань После это~о среди перекоднт е паииюшее шсргстпчсское аютоянне Еь получившее назюнне рефрактерности. Из .осто»пня рефрактергшсги среда не мшает переходить иешжредствеина в вс букленное состояние. Перэоюшатьно требуется опрелсленжж время тыя воссшновлевия необхолимого запаса энергии.
Прн этом среда перехо» в состояние покое, после чего рассмотренный пикл может ыовтсряться сипев. Вшбужлеииэ в актвниой Пыле описываются особыми жшнами. по- »З гившнми название авзъиатгг. Автсаолнм являются спепифической особенностью активных орел. Это принципиалыю новый ыгп волн, не имею. щий аналопж в обычных нцпггивных срсдая. Примером автовплн юляют- Введение сд процессь распространения нервного жнбужаенвя. соьрэш ншя серпеа, распространенна мибунлеиий в мозге и т.п.
Автово»новые процессы имеют опрепезжюше» значение ллз жнзнелеятельнпсти живых оргьнизиов. НаРУшсние этик пРопсссов пРиеогзнг к тнжелым ппследстви»м. наприм»р, прис гулам эпилепсии, фвбргьчзшции сердшной ммшцм, нврушсццю нормюмнаю фу ншшоззггроваиия внутренних органов и лр. Очень интерюным гжправлением исследо анин вто оли влштся нх нмнтмзив в и»живой материи. Дла лого подбираются такие «ешества. которые удовлетворяют свойспжм акижных арса Например, облучение пслупровошпгкоа электромапзитным ютуешием или нагревание обеспечивают уагови» подавления энергии ко всем микросбъсмам вещества.
Если теперь подобрать такие мвтгрншш, «оторме могут находиться в трех энергетических актсянн»к, то в пик окюывается нозможным генерирошпь автавплны, Опгоаггые обозна инна (гшгаеные сбо»а«евия ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ в — настоянная (Ш»нка; гн — настоенная Бонмаюна: — вар»а элсюранаг ДФДг, — пваерсвльнав гшоаая пасто иная: ь» — числа Авогадро; а„— радиус Бара; йу — постоянна» Рндберга; г- .нреыв; г — ралиус-векторг ( ) — знак усгждиеиия; (и Ц -уг гя между векторами а и Ь с,.
е„, е — единичные «екторы леьвртовой системы коорлиню.. й' .объем системы. т — плошадь поверх ггсш и: Т вЂ” темеРюУР»; То — темпеРа- гура деба»; Тт —. темпаратура Ферма: Тх температура Кагшо; г;„;цг -- температура РЬКУ-ьзанмок леан». Т вЂ” давление; 5, --энтрг пил  — полисе чгшло атомов сиа- О:Мс К (К„г — каорлниваионнас числа г — р»змериасть системы; Т=агнг+ гаг+лзвз — матср транс»»цап; я,. а,, а, — примитивные аскеры основных трансляций прямой реашпю; Тч . Аг, А, — лримнтннные векторы асиавньгх трмшляций обратной реаптки; С =.
агАг з лгдг ь ТАг — нектар обрвгной решетки, и — постоянная решетки; г. — ллина олнамерен'О крисшл" Л»; Š— энсРгн»; Ег — теР ФеРмг» Т вЂ” свободная энергия; (г - - кали»вепш теплоты; С вЂ” эгмрпгя Гиббсе Н=КСУ вЂ” олцьттор Гамгшьтона; „-г К= — — оператор «иннгическай 2 ° энергии; ф -- оператор патсициальнвй энергии, Л(г) — энерпм связи куперааакай пары (Ле - при гшлевой гемператушу ń— область э»проев«ныл значений энергий; Т вЂ” дно зоны ююмглимости ń— потолок валенгной зоньг; (У(г) — иатенциавьню энергия носителя юр»ла в потенциальном палс: р — хиьгический потенциал; Л () ) — канстюпв злактранфаноннаго взаимодействие; » — паина «вг ср«нтнасти; л — «аююпрацив электронов; лг — каицеитраци» фоианав; р(Б) — платность электронных состояний; О(ю) = — — фуикци» сгпкдгг лш траяьнай алотшшти сасюяний; щю) — юпегральная фупкния плотносш саато»н нй, — плошавь поверхности постояшюй частоты а прсстранапге залноных векпграш С вЂ” об«ем зше Брнллюэна; ) — термадннамвческая «ершпилсть макрасссгояюш; (Е Ф) —- сги распределения элекцюииой платнастнг ДЕ) — функция Ферми-Дирак»; Ф(г) — волна а» фунню» нааитсля заряда; л, (, », з — квавтОаые числа (главное, орбитачыюе, магнитное, спина»ос) электронного шштаяния в атоме; а (а„ан, .) и к — мовеьупярныс арбиталиг Л вЂ” лаана волны и — частота; юд — частота Дебая; Р— импульс (р — по молушо); Р,.
— имлтлас Ферми; )г — волновой нектар электраюа (Л . Оо модулю) ц — ышновой аскер фонанов [Π— - ло молулю) 7 — скорость (у — по молулю); 7 — группгеа» сксрссгю в Рь — скорость Ферми; е — масса электрона, — зф- фективная мааса; [и') а[я~'~ =- нд -- тензар обратной эффекигвной массы э»седана, Л( — масса а пвм (ееай е — зари» элекцюна; 5 — спинг Б — юп Стрел перекрьпая: г нее — обменные интегралы; Т вЂ” и«теис» нОсть," Т вЂ” сила; б — упругая постоянная (модуль упругости); г -коэффициент юи врмоничнасти; пт — коэффициент теплового расширсни»; р — смешение -го ашма ю положения равновесия; Б — напрялсннасть »попри»еского паля; ! 0 — винальиый лскшгюг<к ймомент; е — диэлектрическая ароюгцемасть; Т вЂ” анна така, г — юотнссть электрического то»в; г, — пнатиасть саерхпроюляшею така; а(ОЬ сь аь —.) — мпффнниент элеюгюароволиоспг; й = г/а — коэффициент удельного сон(шпале«и»; Т вЂ” данна свабалного пробега фермнеесхнь электрона»; ( г — плане анабоднага щигбета фонаноа; тг — время релакаацик по выдул ьсуг Относима обзпзючсюм ЧАСты А — секторный гютснннал; гс — арена рслсксанин по знер- гаиз — арсыя саабюдною пробста фоззазюа) а — козффнпаснт пасерюнюмюго исзюзсния; Π— «озфф ни нент диффузии; у — «озффнпнезп тсплапроаоююстн; Фз = — — тспгюяое сапратислс- Х нзи; Оз ) Ог з — мюзярная теплоемкссть прн постызнюы объем» Рласзенний С вЂ” теплосмкасть слинниы объема сссиогса; М вЂ” магннпшй момеит: Б — механический момент; Нд — мапютои боРа; ран «лейся Ф магнетон;  — нзюукпия магнзпиого палю Н вЂ” иапряыенность магнитного паля; Ф вЂ” магнитный патон, Фа калит магнззтгюзп потока; К вЂ” мапопная сосприим нмость; Ад — лои.юноаакая глубина проаюанюения зюгнзпнога пол» а саерхпроаадиик; Структурные элементы и типы взаимодействий в конденсированных средах Ул 1 Зж«лмщ» чип»юцы Я ю.
м Е ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ. АТОМЫ Определим «аидеисираеадне сасглодвие «ешсслм«как мтзм сосюоян е «мб Г, в ора обе Г с аа лр зада нм е еююиуглоаи»х (дае ент, лге лераюур и друггп г р тр ) редлдегас«ггк ючи юм ит» и оюдююлтялюаоучи ш г Свойства «ашпнсарошшнай материн огрслсляются свойствами ядер, те»раиной структурой ам»он и с«лани шанмодействня мемзу частицами Поэтому физика «шшенннюааввого сосо»ни» «вдается завсршшошим этапам в цепочке: яд рнс б зина =г аю и» г блг «и т физи а ко«д к рое лв гасасгло»«ила»асами, 9!.!.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
