Движение пробной наночастицы в квантовом кристалле с узкой вакансионной зоной

Анотація

Температурная зависимость коэффициента диффузии пробной частицы D_p(T) диаметром d_p несколько нанометров, которая перемещается в квантовом кристалле с узкой вакансионной зоной Q_v << T_melt за счет взаимодействия с тепловыми вакансиями, существенно изменяется с понижением температуры в области T_melt≥T_tr≥Q_v, где происходит переход от классического термоактивированного перескока вакансий к зонному движению делокализованных вакансионов. Более того, в переходной области T»T_tr коэффициент диффузии пробной частицы в вязком газе вакансионов может возрастать, если эффективная длина свободного пробега вакансионов мала по сравнению с диаметром частицы l_v << d_p и увеличивается с понижением температуры быстрее, чем уменьшается концентрация тепловых вакансийx x_v~exp(-E_v/T). При T << T_tr в разреженном газе вакансионов, где l_v >> d_p, коэффициент диффузии частицы D_p(T)~x_vS_vp убывает пропорционально x_v, если сечение неупругого рассеяния вакансиона на пробной частице S_vp слабо зависит от температуры. Развитая модель может быть применена для описания диффузии положительных зарядов в кристаллах ГПУ ⁴Не, выращенных при давлениях выше минимального давления затвердевания гелия, и отрицательных зарядов в кристаллах параводорода.