Struktura i dynamika sieci fazy skondensowanej

Omówienie opisu struktur krystalicznych materiałów z translacyjną periodycznością i ich opis przy pomocy grup przestrzennych. Struktury aperiodyczne, tj. struktury modulowane oraz kwazikryształy. Związek struktury z własnościami fizycznymi materiałów. Opisane będą też własności dynamiczne sieci krystalicznej.

Wykład przedstawia podstawy opisu struktury materiałów w oparciu o pojęcie struktury krystalicznej z translacyjną periodycznością opisywaną przy pomocy grup przestrzennych. Omówione zostaną także struktury aperiodyczne, tj. struktury modulowane oraz kwazikryształy. Wiązania międzyatomowe a struktura krystaliczna. Omówione będą zmiany własności materiałów związane z przejściami fazowymi. Opisane będą też własności dynamiczne sieci krystalicznej.

Program:

1. Makroskopowe i mikroskopowe własności materii.

2. Struktura materiałów i jej opis. Struktura krystaliczna. Struktury krystaliczne pierwiastków i prostych związków nieorganicznych Współmierne i niewspółmierne struktury modulowane, kwasikryształy, nanokryształy.

3. Grupy przestrzenne i ich własności. Stosowanie Międzynarodowych Tablic Krystalograficznych oraz oprogramowania do obliczeń w krystalografii (Bilbao Crystallographic Server)

4. Wiązania międzyatomowe w materii skondensowanej.

5. Zastosowanie zjawiska dyfrakcji do badania struktury atomowej i magnetycznej fazy skondensowanej.

6. Anizotropia kryształu. Naprężenia i odkształcenia, efekt piezoelektryczny i elastyczność kryształu. Współczynnik załamania, efekt elektro-optyczny oraz efekt foto-elastyczny w krysztale.

7. Dynamika sieci krystalicznej i magnetycznej. Przybliżenie harmoniczne i adiabatyczne. Warunki brzegowe. Relacje dyspersji fononów i magnonów. Drgania normalne. Funkcja gęstości stanów.

8. Termodynamika i dynamika sieci. Rozkład Bosego-Einsteina, entropia i energia swobodna fononów, funkcje termodynamiczne dla kryształu. Ciepło właściwe. Model Einsteina, model Debye'a, gęstość stanów. Efekty anharmoniczne, przewodnictwo cieplne, rozszerzalność termiczna.

9. Przejścia fazowe.

10. Metody doświadczalne badania relacji dyspersji i funkcji gęstości stanów fononów i magnonów w krysztale.

Warunki zaliczenia: Egzamin: pisemny - test

Opis sporządził: Radosław Przeniosło, sierpień 2012.

Literatura

1. M. T. Dove, Structure and Dynamics: An Atomic view of Materials, Oxford University Press, 2002.

2. B.K. Vainshtein, Fundamental of Crystals, Springer, 1994

3. C. Kittel, Wstęp do Fizyki Ciała Stałego, PWN, 1999

4. S. van Smaalen, Incommensurate Crystallography, Oxford University Press, 2007

5. International Tables for Crystallography, Space Group Symmetry (Vol. A), Kluwer, 1996

6. Międzyanrodowe Tablice Krystalograficzne http://it.iucr.org/A/

7. Bilbao Crystallographc Server http://www.cryst.ehu.es/