Молекулярно-динамический анализ транспорта энергии в кристалле Pt3Al при воздействии в запрещенной зоне спектра

П.В. Захаров, С.В. Дмитриев, Е.А. Корзникова показать трудоустройства и электронную почту
Получена  29 июля 2021; Принята  18 августа 2021
Цитирование: П.В. Захаров, С.В. Дмитриев, Е.А. Корзникова. Молекулярно-динамический анализ транспорта энергии в кристалле Pt3Al при воздействии в запрещенной зоне спектра. Письма о материалах. 2021. Т.11. №3. С.338-344
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2021-3-338-344

Аннотация

Процесс формирования уединенной волны при внешнем гармоническом воздействии на частотах запрещенной зоны кристалла.На фоне постоянного поиска новых механизмов транспорта энергии, ассоциированных уменьшением потерь, начинается активное исследование возможностей генерации мобильных возбуждений на частотах вне фононного спектра. Эффект передачи энергии на частотах вне спектра при условии, что амплитуда возбуждения превышает критическое значение ранее был активно исследован в системах пониженной размерности. В данной работе впервые изучаются возможность и особенности передачи энергии на частотах вне фононного спектра кристалла на примере биатомной решетки Pt3Al, соответствующие возбуждения в которой создаются посредством реализации гармонических колебаний на частотах, лежащих в щели фононного спектра. Установлено, что в результате начального воздействия, параметры которого лежат в области запрещенной зоны, на первом этапе происходит формирование дискретных бризеров на атомах алюминия, лежащих в непосредственной близости от зоны воздействия. Пороговое значение энергии, необходимое для возбуждения бризеров, определяемое амплитудой и частотой воздействия, уменьшается по мере приближения частоты к границе щели в спектре. На втором этапе после окончания гармонического воздействия формируется солитоноподобная волна, движущаяся по кристаллу со средней скоростью 4.5 км / сек. Скорость волны практически не зависит от начальной амплитуды возмущения. Форма и амплитуда движущейся волны слабо зависят от начальной частоты. Значительные отличия профиля и склонность к бимодальности были выявлены только при воздействии на частотах, приближенных к нижней границе спектра. Полученные результаты вносят вклад в фундаментальное понимание особенностей распространения упругих возмущений в нелинейных средах в области запрещенных зон воздействия.

Ссылки (63)

1. F. Geniet, J. Leon. Physical Review Letters. 89 (13), 134102 (2002). Crossref
2. F. Geniet, J. Leon. Journal of Physics Condensed Matter. 15 (17), 2933 (2003). Crossref
3. R. Khomeriki, S. Lepri, S. Ruffo. Physical Review E. 70 (6), 7 (2004). Crossref
4. R. Khomeriki. Physical Review Letters. 92(6), 063905 (2004). Crossref
5. J. E. Macías-Díaz, A. Puri. Physica D: Nonlinear Phenomena. 228 (2), 112 (2007). Crossref
6. J. E. Macías-Díaz, A. Puri. Physics Letters, Section A: General, Atomic and Solid State Physics. 366 (4-5), 447 (2007). Crossref
7. H. Susanto, N. Karjanto. Journal of Nonlinear Optical Physics and Materials. 17 (2), 159 (2008). Crossref
8. R. Khomeriki, J. Leon. Physical Review A − Atomic, Molecular, and Optical Physics. 80 (3), 033822 (2009). Crossref
9. B.-Q. Ai, D. He, B. Hu. Physical Review E − Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics. 81 (3), 031124 (2010). Crossref
10. J. E. Macías-Díaz. Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation. 15 (7), 1740 (2010). Crossref
11. P. Anghel-Vasilescu, J. Dorignac, F. Geniet, J. Leon, M. Taki. Physical Review Letters. 105 (7), 074101 (2010). Crossref
12. P. Anghel-Vasilescu, J. Dorignac, F. Geniet, J. Leon, A. Taki. Physical Review A − Atomic, Molecular, and Optical Physics. 83 (4), 043836 (2011). Crossref
13. F. Tao, W. Chen, J. Pan, W. Xu, S. Du. Chaos. Solitons and Fractals. 45 (6), 810 (2012). Crossref
14. A. B. Togueu Motcheyo, C. Tchawoua, M. Siewe Siewe, J. D. Tchinang Tchameu. Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation. 18 (4), 946 (2013). Crossref
15. B. Yousefzadeh, A. S. Phani. Journal of Sound and Vibration. 380, 242 (2016). Crossref
16. Z. Wu, K. W. Wang. Proceedings of SPIE − The International Society for Optical Engineering. 10595, 1059514 (2018). Crossref
17. Z. Wu, K. W. Wang. Journal of Sound and Vibration. 458, 389 (2019). Crossref
18. M. R. T. Bidhendi. Proceedings of the ASME Design Engineering Technical Conference. 7, V007T07A017 (2020). Crossref
19. M. M. Foudjio, F. T. Ndjomatchoua, C. L. Gninzanlong, C. Tchawoua. Chaos. 30 (12), 123122 (2020). Crossref
20. Q. Zhang, H. Fang, J. Xu. Physical Review E. 101 (4), 042206 (2020). Crossref
21. J. E. Pechac, M. J. Frazier. Crystals. 11 (2), 94 (2021). Crossref
22. J. E. Macías-Díaz, A. Bountis. Journal of Computational and Nonlinear Dynamics. 16 (2), 021001 (2021). Crossref
23. I. Evazzade, I. P. Lobzenko, E. A. Korznikova, I. A. Ovid’Ko, M. R. Roknabadi, S. V. Dmitriev. Physical Review B. 95 (3), 035423 (2017). Crossref
24. T. Dauxois, M. Peyrard, C. R. Willis. Physica D: Nonlinear Phenomena. 57 (3-4), 267 (1992). Crossref
25. S. Flach, C. R. Willis. Physics Report. 295 (5), 181 (1998). Crossref
26. S. Flach, A. V. Gorbach. Physics Reports. 67 (1-3), 1 (2008). Crossref
27. S. V. Dmitriev, E. A. Korznikova, Y. A. Baimova, M. G. Velarde. Physics-Uspekhi. 59 (5), 446 (2016). Crossref
28. I. G. Bostrem, V. E. Sinitsyn, A. S. Ovchinnikov, M. I. Fakhretdinov, E. G. Ekomasov. Letters on Materials. 11 (1), 109 (2021). (in Russian) [И. Г. Бострем, В. Е. Синицын, А. С. Овчинников, М. И. Фахретдинов, Е. Г. Екомасов. Письма о материалах. 11 (1), 109 (2021).]. Crossref
29. W. Feng, L. Wu, B. Tang, K. Deng. International Journal of Theoretical Physics. 60 (4), 1438 (2021). Crossref
30. I. G. Bostrem, Vl. E. Sinitsyn, A. S. Ovchinnikov, E. G. Ekomasov, J. Kishine. AIP Advances. 11 (1), 015208 (2021). Crossref
31. C. L. Gninzanlong, F. T. Ndjomatchoua, C. Tchawoua. Physical Review E. 102 (5), 052212 (2021). Crossref
32. C. Naveau, G. Vanderhaegen, P. Szriftgiser, G. Martinelli, M. Droques, A. Kudlinski, M. Conforti, S. Trillo, N. Akhmediev, A. Mussot. Frontiers in Physics. 9, 637812 (2021). Crossref
33. K. A. Krylova, I. P. Lobzenko, A. S. Semenov, A. A. Kudreyko, S. V. Dmitriev. Computational Materials Science. 180, 109695 (2020). Crossref
34. R. T. Murzaev, A. S. Semenov, A. I. Potekaev, M. D. Starostenkov, P. V. Zakharov, V. V. Kulagina, S. V. Dmitriev. Russian Physics Journal. 64 (2), 293 (2021). Crossref
35. E. A. Korznikova, A. Y. Morkina, M. Singh, A. M. Krivtsov, V. A. Kuzkin, V. A. Gani, Y. V. Bebikhov, S. V. Dmitriev. European Physical Journal B. 93 (7), 123 (2020). Crossref
36. R. Vidhya, P. V. Ranjan, N. R. Shanker. Proceedings of the 7th International Conference on Electrical Energy Systems, ICEES. 9383639, 448 (2021). Crossref
37. S. V. Dmitriev, E. A. Korznikova, A. P. Chetverikov. Journal of Experimental and Theoretical Physics. 126, 347 (2018). Crossref
38. M. Singh, A. Y. Morkina, E. A. Korznikova, V. I. Dubinko, D. A. Terentiev, D. Xiong, O. B. Naimark, V. A. Gani, S. V. Dmitriev. Journal of Nonlinear Science. 31 (1), 12 (2021). Crossref
39. F. Hadipour, D. Saadatmand, M. Ashhadi, A. M. Marjaneh, I. Evazzade, A. Askari, S. V. Dmitriev. Physics Letters, Section A: General, Atomic and Solid State Physics. 384 (4), 126100 (2020). Crossref
40. K. S. Sergeev, A. P. Chetverikov, E. del Rio. Nonlinear Dynamics. 102 (3), 1813 (2020). Crossref
41. X. W. Zhou, R. A. Johnson, H. N. G. Wadley. Physical Review B. 69, 144113 (2004). Crossref
42. B. Rezaee, S. Rastegari, H. Eyvazjamadi. Surface Engineering. 37 (3), 343 (2021). Crossref
43. X.-Y. Lang, G.-F. Han, B.-B. Xiao. Advanced Functional Materials. 25 (2), 230 (2015). Crossref
44. H. Wan, R. V. Chaudhari, B. Subramaniam. Topics in Catalysis. 55 (3-4), 129 (2012). Crossref
45. Y. Pan. Journal of Materials Engineering and Performance. 30 (4), 2661 (2021). Crossref
46. Q. Li, B. Wei, Y. Li, J. Xu, J. Li, L. Liu, F. L. Deepak. ACS Sustainable Chemistry and Engineering. 7 (11), 9842 (2019). Crossref
47. Y. Pan, M. Wen. Vacuum. 156, 419 (2019). Crossref
48. A. I. Cherednichenko, P. V. Zakharov, M. D. Starostenkov, M. O. Sysoeva, A. M. Eremin. Computer Research and Modeling. 11 (1), 109 (2019). (in Russian) [А. И. Чередниченко, П. В. Захаров, М. Д. Старостенков, М. О. Сысоева, А. М. Ерёмин. Компьютерные исследования и моделирование. 11 (1), 109 (2019).]. Crossref
49. P. V. Zakharov, M. D. Starostenkov, A. M. Eremin. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 537 (2), 022031 (2019). Crossref
50. P. V. Zakharov, M. D. Starostenkov, E. A. Korznikova, A. M. Eremin, I. S. Lutsenko, S. V. Dmitriev. Physics of the Solid State. 61 (11), 2160 (2019). Crossref
51. E. A. Korznikova, D. V. Bachurin, S. Y. Fomin, A. P. Chetverikov, S. V. Dmitriev. Eur. Phys. J. B. 90 (2), 23 (2017). Crossref
52. A. V. Savin, E. A. Korznikova, S. V. Dmitriev. Phys. Rev. B. 99, 235411 (2019). Crossref
53. I. A. Shepelev, A. P. Chetverikov, S. V. Dmitriev, E. A. Korznikova. Comput. Mater. Sci. 177, 109549 (2020). Crossref
54. E. A. Korznikova, I. A. Shepelev, A. P. Chetverikov, S. V. Dmitriev, S. Y. Fomin, K. Zhou. J. Exp. Theor. Phys. 127 (6), 1009 (2018). Crossref
55. R. I. Babicheva, I. Evazzade, E. A. Korznikova, I. A. Shepelev, K. Zhou, S. V. Dmitriev. Comput. Mater. Sci. 163 (1), 248 (2019). Crossref
56. I. A. Shepelev, S. V. Dmitriev, A. A. Kudreyko, M. G. Velarde, E. A. Korznikova. Chaos Solitons Fractals. 140 (2), 110217 (2020). Crossref
57. H.-Y. Chen, N.-T. Tsou. Comput. Model. Eng. Sci. 120 (2), 319 (2019). Crossref
58. W.-J. Lee, Y.-C. Lo, A. Yang, K. Chen, N.-Y. Chen. Comput. Model. Eng. Sci. 120 (2), 293 (2019). Crossref
59. L. K. Rysaeva, D. V. Bachurin, R. T. Murzaev, D. U. Abdullina, E. A. Korznikova, R. R. Mulyukov, S. V. Dmitriev. Facta Univ. Ser. Mech. Eng. 18 (4), 525 (2020). Crossref
60. L. K. Rysaeva, E. A. Korznikova, R. T. Murzaev, D. U. Abdullina, A. A. Kudreyko, J. A. Baimova, D. S. Lisovenko, S. V. Dmitriev. Facta Univ. Ser. Mech. Eng. 18 (1), 1 (2020). Crossref
61. R. I. Babicheva, M. Dahanayaka, B. Liu, E. A. Korznikova, S. V. Dmitriev, M. S. Wu, K. Zhou. Mater. Sci. Eng. B Solid-State Mater. Adv. Technol. 259, 114569 (2020). Crossref
62. LAMMPS Molecular Dynamics Simulator [Electronic resource]. Website http://lammps.sandia.gov/.
63. A. Stukowski. Modelling and Simulation Materials Science and Engineering. 18, 015012 (2010). Crossref

Другие статьи на эту тему

Финансирование на английском языке

1. Российский научный фонд - 21-12-00275