Кинетика дискретных кинков и доменных границ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Кинетика кинков и доменных границ в квазиодномерных системах описана в рамках модели, промежуточной между моделью резких кинков и континуальной моделью упругой струны. Рассмотрены эффекты, к которым приводит дискретное строение кристаллических материалов, в том числе периодическая неоднородность энергетического рельефа для миграции кинков. В рамках наглядного приближения, использующего минимальное число внутренних переменных, рассчитана зависимость барьеров Пайерлса от движущей силы и описан переход между статическим и динамическим режимами. Теория основана на универсальной модели Френкеля–Конторовой и может быть применена к протяженным системам разнообразной природы.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Б. В. Петухов

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Автор, ответственный за переписку.
Email: petukhov@crys.ras.ru

Отделение “Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова” Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники

Россия, Москва

Список литературы

  1. One-Dimensional Nanostructures / Ed. Wang Z.M. N.Y.: Springer, Science+Business Media, 2008. 329 p.
  2. Давыдов А.С. // Успехи физ. наук. 1982. Т. 138. С. 603.
  3. Remoissenet M. Waves Called Solitons. Concepts and Experiments. Berlin: Springer, 1994. 335 p.
  4. Nonlinear Science at the Dawn of the 21st Century / Eds. Christiansen P.L. et al. Springer Science and Business Media, 2000. V. 542. 457 p.
  5. Хирт Дж., Лоте И. Теория дислокаций. М.: Атом-издат, 1972. 598 с.
  6. Messerschmidt U. Dislocation dynamics during plastic deformation / Ed. Hull R. Berlin; Heidelberg: Springer Science and Business Media, 2010. 503 p.
  7. Indenbom V.L., Petukhov B.V., Lothe J. // Modern Problems in Condensed Matter Sciences. Elsevier, 1992. V. 31. P. 489.
  8. Петухов Б.В. Динамика дислокаций в кристаллическом рельефе. Дислокационные кинки и пластичность кристаллических материалов. Saarbrucken: Lambert Academic Publishing, 2016. 385 с. EDN UVWRYG
  9. Додд Р., Эйлбек Дж., Гиббон Дж., Моррис. Солитоны и нелинейные волновые уравнения. М.: Мир, 1988. 694 с.
  10. Kivshar Y.S., Malomed B.A. // Rev. Mod. Phys. 1989. V. 61. P. 763. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.61.763
  11. Bishop A.R., Krumhansl J.A., Trullinger S.E. // Physica D: Nonlinear Phenomena. 1980. V. 1. P. 1. https://doi.org/10.1016/0167-2789(80)90003-2
  12. Scott A. Nonlinear science: emergence and dynamics of coherent structures. Oxford: Oxford University Press, 2003. 504 p.
  13. Vachaspati T. Kinks and Domain Walls. An Introduction to Classical and Quantum Solitons. Cambridge University Press. Cambridge, N.Y. Melbourne, Madrid, Cape Town, Singapore, S˜ao Paulo. 2006. 176 p.
  14. Cuevas-Maraver J., Kevrekidis P.G., Williams F. The sine-Gordon model and its applications. From Pendula and Josephson Junctions to Gravity and High-Energy Physics. Nonlinear Systems and Complexity. Switzerland: Springer, 2014. 263 p. https://doi.org/10.1007/978-3-319-06722-3
  15. Захаров В.Е., Манаков С.В., Новиков С.П., Питаевский Л.П. Теория солитонов: Метод обратной задачи. М.: Наука, 1980. 319 с.
  16. Clerc M.G., Elías R.G., Rojas R.G. // Philos. Trans. Roy. Soc. A. 2011. V. 369. P. 1. https://doi.org/10.1098/rsta.2010.0255
  17. Ablowitz M.J., Musslimani Z.H., Biondini G. // Phys. Rev. E. 2002. V. 65. 026602. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.65.026602
  18. Hennig D., Tsironis G.P. // Phys. Rep. 1999. V. 307. № 5–6. P. 333. https://doi.org/10.1016/S0370-1573(98)00025-8
  19. Peyrard M., Kruscal M.D. // Physica D: Nonlinear Phenomena. 1984. V. 14. P. 88. https://doi.org/10.1016/0167-2789(84)90006-X
  20. Schaumburg H. // Philos. Mag. 1972. V. 25. P. 1429.
  21. Никитенко В.И., Фарбер Б.Я., Иунин Ю.Л. // ЖЭТФ. 1987. Т. 93. С. 1304.
  22. Iunin Yu.L., Nikitenko V.I. // Scr. Mater. 2001. V. 45. P. 1239. https://doi.org/10.1016/S1359-6462(01)01156-3
  23. Yonenaga I. // Mater. Trans. 2005. V. 46. P. 1979. https://doi.org/10.2320/matertrans.46.1979
  24. Claeys C., Simoen E. Extended Defects in Germanium. Springer Series in Materials Science. V. 118. Berlin; Heidelberg: Springer, 2009. 207 p. https://doi.org/10.1007/978-3-540-85614-6_1
  25. Инденбом В.Л. // Кристаллография. 1958. Т. 3. С. 197.
  26. Combs J.A., Yip S. // Phys. Rev. B. 1983. V. 28. P. 6873. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.28.6873
  27. Flach S., Kladko K. // Phys. Rev. E. 1996. V. 54. P. 2912. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.54.2912
  28. Carpio A., Bonilla L.L. // Phys. Rev. Lett. 2001. V. 86. P. 6034. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.86.6034
  29. Усатенко О.В., Горбач А.В., Ковалев А.С. // ФТТ. 2001. Т. 43. С. 1202.
  30. Петухов Б.В. // ФТТ. 2025. Т. 67. С. 382. https://doi.org/10.61011/FTT.202502.59996.261
  31. Dirr N., Yip N.K. // Interfaces and Free Boundaries. 2006. V. 8. P. 79.
  32. Yakushevich L.V., Krasnobaeva L.A. // Biophys. Rev. 2021. V. 13. P. 315. https://doi.org/10.1007/s12551-021-00801-0
  33. Martinez-Pedrero F., Tierno P., Johansen T.H., Straube A.V. // Sci. Rep. 2016. V. 6. P. 19932. https://doi.org/10.1038/srep19932
  34. Нацик В.Д., Смирнов С.Н. // Кристаллография. 2009. Т. 54. С. 1034.
  35. Браун О.М., Кившарь Ю.С. Модель Френкеля–Конторовой. Концепции, методы и приложения. М: ФИЗМАТЛИТ, 2008. 322 с.
  36. Kratohvil J., Indenbom V.L. // Czech. J. Phys. 1963. V. 13. P. 814. https://doi.org/10.1007/BF01688006
  37. Kladko K., Mitkov I., Bishop A.R. // Phys. Rev. Lett. 2000. V. 84. P. 4505. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.84.4505
  38. Mitkov I., Kladko K., Bishop A.R. // Phys. Rev. E. 2000. V. 61. P. 1106. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.61.1106
  39. deCastroM., Hofer E., Munuzuri M. // Phys. Rev. E. 1999. V. 59. P. 5962. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.59.5962

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Изменение энергии кинка при смещении активного атома с номером 0 и адиабатически подстраивающимися под него остальными атомами для различных значений движущей силы E, указанных у кривых, β = 0.1. Барьер понижается с увеличением движущей силы и исчезает при E ≥ Ec ≈ 0.61515.

Скачать (62KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Конфигурации кинка в первом минимуме (пустые квадраты), во втором минимуме (заполненные квадраты) и в максимуме (кресты). Параметры β = 0.1, E = 0.

Скачать (53KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Энергетический ландшафт в двумерном пространстве координат δu0 и δu1. Сплошными кривыми показаны линии уровня, отвечающие определенным значениям энергии, отмеченным цифрами. Штриховыми линиями показаны адиабатические траектории, идущие вдоль ложбин рельефа между конфигурациями, соответствующими минимумам, изображенными кружками, через конфигурации, соответствующие перевалам рельефа. Параметры β = 0.1, E = 0.

Скачать (80KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Сравнение точного расчета энергетического рельефа вдоль адиабатической траектории с приближенным при δu1 = 0. На вставке показаны конфигурации кинков в минимуме потенциального рельефа при различной величине жесткости упругих связей в цепочке. Квадратами изображен кинк при β = 0.5, кружками при β = 0.01. Параметр движущей силы E = 0.

Скачать (68KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Энергии кинка в минимумах и максимумах потенциального рельефа в зависимости от величины движущей силы, параметр упругой связи β = 0.01. На вставке показана граница между статическим и динамическим режимами кинков.

Скачать (62KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025