Pochopení anharmonických účinků v molekulách a krystalech

Anharmonický odkazuje na skutečnost, že potenciální energie molekuly nebo krystalu nemá jednoduchý harmonický tvar. Jinými slovy, potenciální energii systému nelze popsat jediným jednoduchým modelem oscilátoru. Namísto toho má potenciální energie složitější, nelineární formu, která závisí na konkrétních detailech studovaného systému.

Anharmonické účinky mohou vznikat z různých zdrojů, včetně:

1. Nelineární interakce mezi atomy nebo molekulami: Když interakce mezi atomy nebo molekulami nejsou lineární (tj. nejsou úměrné použité síle), potenciální energie systému bude anharmonická.
2. Účinky krystalového pole: V krystalických materiálech mohou elektrostatické síly mezi ionty vést k neharmonickým účinkům na potenciální energii systému.
3. Tunelovací efekty: V systémech, kde je tunelování důležité (např. při chemických reakcích), mohou vznikat anharmonické efekty z kvantově mechanické povahy procesu tunelování.
4. Kvantové fluktuace: Při nízkých teplotách se kvantové fluktuace mohou stát významnými a vést k anharmonickým účinkům na potenciální energii systému.……Anharmonické účinky mohou mít důležité důsledky pro chování molekul a krystalů. Mohou například vést k nelineárním optickým vlastnostem, jako je generace druhé harmonické, a mohou také ovlivnit vztahy fononové disperze a tepelnou vodivost krystalických materiálů.