Свойства колебательной π-моды в растянутых углеродных цепочках

G. Chechin1, D. Sizintsev1, O. Usoltsev1
1Southern Federal University, Department of physics, Zorge Str., 5, 344090, Rostov-on-Don, Russia
Аннотация
В данной статье исследуются нелинейные атомные колебания в углеродных цепочках, подвергнутых однородному растяжению, с помощью первопринципных расчётов, основанных на теории функционала плотности. В цепочках поликумулена (карбина-β) при растяжениях больше определенного значения было обнаружено неожиданное явление структурной перестройки таких цепочек на атомном уровне. Этот эффект является следствием потери устойчивости старых положений равновесия атомов, которые были найдены при малых деформациях карбина-β, и появления двух новых устойчивых положений равновесия вблизи каждого из них. Вышеупомянутая реструктуризация приводит к смягчению π-моды, частота которой стремится к нулю в некоторой области амплитуд, когда атомы углерода начинают совершать колебания вблизи новых положений равновесия. Указанное смягчение напоминает свойства мягкой моды, "замораживание" которой постулируется в теории фазовых переходов в кристаллах для объяснения переходов типа смещения. Вышеописанное изменение атомной структуры цепочек поликумулена при соответствующем их растяжении, обнаруженном нами с помощью первопринципных расчётов, можно достаточно хорошо описать в рамках модели материальных точек, взаимодействие между которыми описывается  парным потенциалом Леннарда-Джонса. В частности, такая модель демонстрирует существенную роль индуцированных диполь-дипольных сил, действующих между атомами углерода, в формировании их новых положений равновесия. Предполагается, что изучение цепочек Леннарда-Джонса, позволит предсказывать свойства различных динамических объектов в карбине-α и карбине-β (нелинейных нормальных мод и их бушей, дискретных бризеров и т.д.), которые затем могут быть проверены с помощью первопринципных расчетов.
Принята: 16 мая 2016
Просмотры: 80   Загрузки: 30
Ссылки
1.
S. Tongay, S. Dag, E. Durgun, R.T. Senger, S. Ciraci. J. Phys. Cond. Matt. 17, 3823 (2005).
2.
S. Dug, S. Tongay, T. Yildirim, R.T. Senger, C.Y. Fong, S. Ciraci. Phys. Rev. B72, 155444 (2005).
3.
S. Cahangirov, M. Topsakal, S. Ciraci. Phys. Rev. B82(19), 195444 (2010).
4.
R.M. Rosenberg, J. Appl. Mech. 29, 7(1962).
5.
G.M. Chechin, N.V. Novikova, A.A. Abramenko, Physica D166, 208 (2002).
6.
G.M. Chechin, D.S. Ryabov, K.G. Zhukov .Physica D203, 121(2005).
7.
V.P. Sakhnenko, G.M. Chechin. Dokl. Akad. Nauk 330, 308 (1993). V.P. Sakhnenko, G.M. Chechin. Phys. Dokl. 38, 219(1993).
8.
G.M. Chechin, V.P. Sakhnenko. Physica D117, 43(1998).
9.
P. Hohenberg, W. Kohn. Phys. Rev. 136, B864 (1964).
10.
W. Kohn., L.J. Sham. Phys. Rev. 140, A1133 (1965).
11.
W. Kohn. Rev. Mod. Phys. 71, 1253 (1999).
12.
X. Gonze et al.Comput. Phys. Commun. 180, 2582 (2009).
13.
www.abinit.org.
14.
D. W. Brenner. Phys. Rev. B 42, 9458 (1990).
15.
А. А. Kistanov, E. A. Кorznikova, S. Yu. Fomin, K. Zhou, S. V. Dmitriev. Eur. Phys. J. B87, 211 (2014).