hrvatski

Monte carlo simulacija paramagnetskih proba u feroelektricima tipa KDP

Feroelektrike tipa KDP, KH2PO4, karakterizira veliki izotopni efekt u kritičnoj temperaturi Tc pri zamjeni H sa D. Kristal KDP pokazuje feroelektrični fazni prijelaz na Tc=122 K, dok KD2PO4, DKDP, na Tc=220 K. Do sada, mehanizam faznog prijelaza i uzrok tako velikog izotopnog efekta nije zadovoljavajuće objašnjen. Paramagnetki centri, kao što su AsO44-, SeO43- i CrO44-, ugrađuju se u te kristale kao probe za proučavanje niskofrekventne dinamike rešetke. Frekvencije detektirane EPR-metodom (107-1010 Hz) u paraelektričnoj fazi su mnogo manje od frekvencija modova rešetke originalnog kristala. Detektirana lokalna dinamika uključuje preskakanje probe i kristala oko nje između dvije konfiguracije. Preskakanje se može opisati korelacijskim vremenom tau i ono pokazuje jednostavnu Arrheniusovu ovisnost o temperaturi: tau=tau0exp(E/kT). Općenito, parametri Arrheniusove ovisnosti pokazuje izotopni efekt tako da je aktivacijska energija E veća, a predeksponencijalni faktor tau0 manji u deuteriranim kristalima. Nedavno, Sugimoto i Ikeda predlažu model za KDP [1], baziran na jakom vezanju električnog dipolnog momenta PO4-tetraedra sa okolnim protonima (deuteronima), koji kvalitativno objašnjava veliki izotopni efekt u KDP-u. Taj model je modificiran i Monte Carlo simulacijom dobiveno je bolje slaganje vrijednosti za Tc u DKDP-u sa eksperimentalnom vrijednošću. Paramagnetska proba se opisuje unutar modificiranog modela kao dipol koji ima jedan parametar različit od originalnog dipola kristala. Taj parametar opisuje deformacijsku energiju tetraedra prilikom induciranja dipola uzduž feroelektrične osi c. Provedena je Monte Carlo simulacija takve probe u paraelektričnoj fazi KDP i DKDP-sistema. Nađeno je da na c-komponentu dipola probe djeluje efektivni potencijal s dvije potencijalne jame. Energija barijere uzmeđu dvije jame je temperaturno ovisna i ima veće vrijednosti za DKDP, nego za KDP. Analizirano je termički aktivirano preskakanje probe preko barijere za tako dobivene potencijale i rezultati su uspoređeni s eksperimentom. Literatura [1] H. Sugimoto: Phys. Rev. Lett. 67, 1306 (1991)

feroelektrici; izotopni efekt; EPR

nije evidentirano