Low Temperature Physics: 42, 401 (2016); https://doi.org/10.1063/1.4951701
Физика Низких Температур: Том 42, Выпуск 5 (Май 2016), c. 513-525    ( к оглавлению , назад )

Роль акустических фононов в отрицательном тепловом расширении слоистых структур и нанотрубок на их основе

В.В. Еременко1, А.Ф. Сиренко2, В.А. Сиренко1, А.В. Долбин1, И.А. Господарев1

Е.С. Сыркин1, С.Б. Феодосьев1, И.С. Бондарь1, К.А. Минакова3

1Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина НАН Украины пр. Науки, 47, г. Харьков, 61103, Украина
E-mail: feodosiev@ilt.kharkov.ua

2Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, пл. Свободы, 4, г. Харьков, 61077, Украина

3Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт» ул. Багалия, 21, г. Харьков, 61002, Украина

Статья поступила в редакцию 8 февраля 2016 г.

Аннотация

На основе проведенных на микроскопическом уровне расчетов объяснена природа отрицательного линейного теплового расширения вдоль некоторых направлений, наблюдаемого экспериментально в ряде кристаллических соединений со сложной решеткой и анизотропным взаимодействием между атома-ми. Проанализированы аномалии температурной зависимости коэффициентов линейного теплового рас-ширения вдоль различных направлений: в слоистых кристаллах, сформированных как моноатомными слоями (графит и графеновые нанопленки), так и многослойными «сэндвичами» (дихалькогениды переходных металлов); в многослойных кристаллических структурах типа высокотемпературных сверхпроводников, в которых анизотропия межатомного взаимодействия не сохраняется в дальнем порядке; в графеновых нанотрубках. Результаты теоретических расчетов сопоставлены с данными рентгеновских, нейтронографических и дилатометрических измерений.

PACS: 63.20.–e Фононы в кристаллических решетках.

Ключевые слова: межатомные взаимодействия в кристаллах, фононный спектр, квазигармоническая динамика кристаллической решетки, тепловое расширение.

Oпубликована онлайн: 23 марта 2016 г.