Inzicht in anharmonische effecten in moleculen en kristallen

Anharmonisch verwijst naar het feit dat de potentiële energie van een molecuul of kristal geen eenvoudige, harmonische vorm heeft. Met andere woorden: de potentiële energie van het systeem kan niet worden beschreven door een enkel, eenvoudig oscillatormodel. In plaats daarvan heeft de potentiële energie een complexere, niet-lineaire vorm die afhangt van de specifieke details van het systeem dat wordt bestudeerd. Anharmonische effecten kunnen voortkomen uit een verscheidenheid aan bronnen, waaronder: 1. Niet-lineaire interacties tussen atomen of moleculen: Wanneer de interacties tussen atomen of moleculen niet lineair zijn (dat wil zeggen, ze zijn niet evenredig met de uitgeoefende kracht), zal de potentiële energie van het systeem anharmonisch zijn. Kristalveldeffecten: In kristallijne materialen kunnen de elektrostatische krachten tussen ionen leiden tot anharmonische effecten in de potentiële energie van het systeem.
3. Tunneleffecten: In systemen waar tunneling belangrijk is (bijvoorbeeld bij chemische reacties), kunnen anharmonische effecten voortkomen uit de kwantummechanische aard van het tunnelingproces. Kwantumfluctuaties: Bij lage temperaturen kunnen kwantumfluctuaties significant worden en leiden tot anharmonische effecten in de potentiële energie van een systeem. Anharmonische effecten kunnen belangrijke gevolgen hebben voor het gedrag van moleculen en kristallen. Ze kunnen bijvoorbeeld leiden tot niet-lineaire optische eigenschappen, zoals het genereren van tweede harmonische, en kunnen ook de fonondispersierelaties en de thermische geleidbaarheid van kristallijne materialen beïnvloeden.