hrvatski

Nuklearni kvantni efekti u kristalima s vodikovim vezama

Mnogi kristali u prirodi pokazuju strukturni fazni prijelaz, odnosno promjenu strukture na nekoj kritičnoj temperaturi Tc. Prilikom tih faznih prijelaza efekt kvantnih fluktuacija jezgri atoma, kao što su nulto gibanje ili tuneliranje, najčešće je zanemariv. Ipak, nuklearni kvantni efekti detektiraju se pri faznim prijelazima koji uključuju veliki pomak laganih atoma. Primjerice, u kristalima s vodikovim vezama fazni prijelazi povezani s uređenjem vodikovih atoma unutar vodikovih veza općenito pokazuju snažan porast Tc prilikom izmjene vodika deuterijem, odnosno izotopni efekt. Kako deuteriranje ne mijenja naboj već samo masu jezgre, radi se o nuklearnom kvantnom efektu koji ukazuje da se proton ponaša kao kvantna, a ne klasična čestica. Poznati primjeri su KH2PO4, čija se Tc feroelektričnog prijelaza deuteriranjem povećava skoro dvostruko, te K3H(SO4)2 koji pokazuje potpuni izotopni efekt jer se antiferoelektrični prijelaz javlja samo u deuteriranom kristalu. Iako se dugo vremena pretpostavljalo da su nuklearni kvantni efekti u tim kristalima posljedica kvantnog tuneliranja protona i deuterona između dviju potencijalnih jama unutar vodikove veze, noviji eksperimentalni podaci ne podržavaju takvu sliku. Rezultati teorijskih razmatranja koja uključuju vezanje visokofrekventnog protonskog moda unutar vodikove veze i niskofrekventnog vibracijskog moda teških atoma pokazuju bolje slaganje s eksperimentalnim podacima [1, 2]. [1] D. Merunka i B. Rakvin, Phys. Rev. B 76, 140101(R) (2007). [2] D. Merunka i B. Rakvin, Phys. Rev. B 79, 132108 (2009).

nuklearni kvantni efekti; vodikova veza; fazni prijelaz

nije evidentirano