Введение к работе
Актуальность темы. Развитие феноменологической теории фазовых переходов Ландау привело к хорошо согласующемуся с экспериментом представл.чию о том. что- параметр порядка Ландау мояет быть немалой (-^/1 ) величиной, а термодинамический потенциал Ландау не обязательно представляет собой разлогение в ряд по малому параметру. Действительно, такие задачи как перечисление возмохных фаз и определение их симметрии, ориентационные соотношения фаз, законы двойникования и образования доменов, правила отбора для фононов и др. в случае многокомпонентного параметра порядка могут быть решены без рассмотрения конкретной зависимости потенциала Ландау от параметра порядка. [IJ, Й использование методов теории особенностей дифференцируемых отображений позволило выяснить условия появления решений уравнений состояния связанных с сильной нелинейностью потенциала, определить критерии полноты феноменологических моделей фазовых переходов и выделить классы термодинамических потенциалов, приводящих к топологически эквивалентным фазовым диаграммам, см. [1J. а такге работы М.У. !уфана и сотрудников посвяченные применению теории особенностей дифференцируемых отобрагений в теории фазовых переходов.
Использование немалого паркетра порядка позволило в рамках теории Ландау предложить принципы построения феноменологических моделей .для фазовых переходов, фазы которых не удовлетворяют соотношению группа - подгруппа, [2,3.43. (.Обобщение теории на случай многокомпонентного параметра порядка на основе расширения группы симметрии задачи, предложено в [5]). Подход [2-4] представляет сооой вакный шаг к конкретизации феноменологических моделей по сравнению с классической теорией. В частности, в работе Ш оыло указано- на связь параметра порядка феноменологической теории реконструктивных переходов с волнами плотности в кристалле. Тек не менее остается ряд вопросов, касающихся связи. между микроскопическими изменениями в кристалле и параметром порядка Ландау. Кроме того, существовувт необходимость расширения области применимости теории за счет анализа новых типов реконструктивных переходов. Не были изучены также некоторые особенности фазовых диаграмм для потенциалов с многокомпонентным параметром порядка, достигающим предельного значения.
Целью работы является анализ новых моделей реконструктивных переходов и уточнение их классификации. Целью работы также
является более полное обоснование периодической зависимости эффективного параметра порядка Ландау с теоретико-групповых позиций в случае реконструктивных переходов типа смещения. Кроме того, целью работы является уточнение особенностей фазовых диаграмм с предельными фазами и анализ поведения термодинамических характеристик над фазовой диаграммой. Научная новизна заключается в слвдуищем:
впервые рассмотрен в рамках феноменологической теории новый тип реконструктивных переходов - ориентационный переход в ВеО.
впервые показано, что переходы В1-В2' в щелочно-галлоидных кристаллах описываются механизмами простого сдвига плоскостей, деформационного типа. Реконструктивные переходы такого типа с точки зрения феноменологической теории ранее также не рассматривались.
На защиту выносятся следующие положения:
-
Установлен механизм перехода между гексагональной и тетрагональной модификациями окиси бериллия. Механизм связан с поворотом квазимолекул Ве-0 вокруг кристаллографически выделенных точек близких к центрам тяжести квазимолекул. Переход происходит по двум представлениям, одномерному - без изменения объёма ячейки, которое отвечает за упорядочение ионов Be по тетрапорам, и трехлучевому, связанному с поворотом квазимолекул (переход происходит по одному лучу).
-
Установлено, что анализ трансформационных свойств функции распределения зарядовой плотности в случае реконструктивных переходов под действием преобразований группы двигения системы позволяет выделить, в соответствии с определением Ландау, компоненту параметра порядка Ландау, выраленную через критическую координату системы. Для рассмотренных в данной работе механизмов -ориентационого механизма перехода в ВеО, механизма типа смещения для перехода в - со , t2], и деформации простого сдвига плоской квадратной рриетки - компонента параметра порядка Ландау является синусом от критической моды перехода.
-
Показано, что механизмы реконструктивных переходов в щелочно-галоидных кристаллах основаны на простом сдвиге кристаллических плоскостей. Феноменологическую модель перехода можно постоить с помощьш трехкомпонентного параметра порядка, ограниченного по величине. В CsCl и галоидах К и Rb механизм перехода определяется сдвигом плоскостей (100)В1 и (11DB1 соответственно и отвечает решении уравнения состояния для L-группы Т^ (хху).
Переходам в галоидах NH соответствует решение уравнения состояния (x.y.z). Показано, на основе анализа фазовой диаграммы, что при смещении в область уменьшения гистерезиса можно получить устойчивые фазы более низкой кристаллографической симметрии.
Научное и практическое значение работы. На основе полученных фазовых диаграмм и механизмов переходов можно выделить условия возникновения новых фаз с заданными свойствами. Так, если выводы теории окажутся верными, возможно получение твердых растворов на основе ВеО с сегнетоэлектрнческими свойствами при сверхвысоких температурах.
Предлагаемое развитие метода определения параметра порядка Ландау для реконструктивных-—переходов позволяет определять параметр порядка Ландау для других типов механизмов перехода. Эта методика при дальнешем развитии может позволить установить связь с результатами микроскопических теорий и конкретизировать феноменологические коэффициенты рассматриваемых моделей.
Результаты анализа фазовых диаграмм и методика построения аппроксимирующего потенциала могут быть использованы для построения аппроксимирующих фазовых диаграмм и с большей определенностью предсказывать расположение новых фаз и линий фазовых переходов на исследуемых фазовых диаграммах в конкретных системах.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы. Диссертация содержит 151 страницу текста, в том числе 31 рисунок и 5 таблиц. Список литературы содержит 95 наименование-отечественных и зарубежных источников.