Понимание ангармонических эффектов в молекулах и кристаллах

Ангармонический означает тот факт, что потенциальная энергия молекулы или кристалла не имеет простой, гармонической формы. Другими словами, потенциальная энергия системы не может быть описана одной простой моделью осциллятора. Вместо этого потенциальная энергия имеет более сложную, нелинейную форму, которая зависит от конкретных деталей изучаемой системы.

Ангармонические эффекты могут возникать из различных источников, в том числе:

1. Нелинейные взаимодействия между атомами или молекулами. Когда взаимодействия между атомами или молекулами не являются линейными (т. Е. Они не пропорциональны приложенной силе), потенциальная энергия системы будет ангармонической.
2. Эффекты кристаллического поля: В кристаллических материалах электростатические силы между ионами могут привести к ангармоническим эффектам в потенциальной энергии системы.
3. Эффекты туннелирования. В системах, где туннелирование важно (например, в химических реакциях), ангармонические эффекты могут возникать из-за квантово-механической природы процесса туннелирования.4. Квантовые флуктуации: при низких температурах квантовые флуктуации могут стать значительными и привести к ангармоническим эффектам в потенциальной энергии системы. Ангармонические эффекты могут иметь важные последствия для поведения молекул и кристаллов. Например, они могут приводить к нелинейным оптическим свойствам, таким как генерация второй гармоники, а также могут влиять на отношения дисперсии фононов и теплопроводность кристаллических материалов.