Zrozumienie efektów anharmonicznych w cząsteczkach i kryształach

Anharmoniczna odnosi się do faktu, że energia potencjalna cząsteczki lub kryształu nie ma prostej, harmonicznej formy. Innymi słowy, energii potencjalnej układu nie można opisać jednym, prostym modelem oscylatora. Zamiast tego energia potencjalna ma bardziej złożoną, nieliniową postać, która zależy od konkretnych szczegółów badanego układu.…
Efekty anharmoniczne mogą wynikać z różnych źródeł, w tym:…
1. Nieliniowe oddziaływania między atomami lub cząsteczkami: Kiedy oddziaływania między atomami lub cząsteczkami nie są liniowe (tj. nie są proporcjonalne do przyłożonej siły), energia potencjalna układu będzie anharmoniczna.
2. Efekty pola krystalicznego: W materiałach krystalicznych siły elektrostatyczne pomiędzy jonami mogą prowadzić do efektów anharmonicznych w energii potencjalnej układu.
3. Efekty tunelowe: W układach, w których tunelowanie jest ważne (np. w reakcjach chemicznych), efekty anharmoniczne mogą wynikać z mechaniki kwantowej procesu tunelowania.
4. Fluktuacje kwantowe: W niskich temperaturach fluktuacje kwantowe mogą stać się znaczące i prowadzić do efektów anharmonicznych w energii potencjalnej układu.…Efekty anharmoniczne mogą mieć ważne konsekwencje dla zachowania cząsteczek i kryształów. Na przykład mogą prowadzić do nieliniowych właściwości optycznych, takich jak generowanie drugiej harmonicznej, a także mogą wpływać na stosunki dyspersji fononów i przewodność cieplną materiałów krystalicznych.