Температурная зависимость диффузии в периодических наклонных потенциалах: от недодемпфированых систем к передемпфированым
В последнее время появились как экспериментальные данные, так и теоретические исследования, в которых коэффициент диффузии ведет себя немонотонно с температурой. Одним из примеров систем с аномальной температурной зависимостью диффузии является движение броуновских частиц в пространственно-периодиче...
| Main Authors: | , , |
|---|---|
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
V.N. Karazin Kharkiv National University Publishing
2019-01-01
|
| Series: | East European Journal of Physics |
| Subjects: | |
| Online Access: | https://periodicals.karazin.ua/eejp/article/view/12206 |
| Summary: | В последнее время появились как экспериментальные данные, так и теоретические исследования, в которых коэффициент диффузии ведет себя немонотонно с температурой. Одним из примеров систем с аномальной температурной зависимостью диффузии является движение броуновских частиц в пространственно-периодических структурах. Целью работы было исследование изменения температурной зависимости коэффициента диффузии с изменением трения, как в недодемпфированых, так и передемпфированых системах. В работе изучена диффузия частиц в наклонных пространственно-периодических потенциалах в широком диапазоне температур. Показано, что как в недодемпфированых, так и в передемпфированых системах, коэффициент диффузии достигает максимального значения при определенном значении внешней силы, величина которой зависит от величины коэффициента трения. Однако в системах с малым и большим трением температурная зависимость коэффициента диффузии различается. Показано, что в системах с малым уровнем трения γ’ наблюдается температурно-аномальная диффузия (ТАД) при которой коэффициент диффузии D возрастает с понижением температуры. В то же время при больших значениях γ’ диффузия усиливается с ростом температуры. В работе исследовано, каким образом с ростом γ’ осуществляется переход от экспоненциальной зависимости ТАД к обычной степенной температурной зависимости. Показано, что с увеличением коэффициента трения энергетический барьер ε, разделяющий “бегущие” и “локализованные” решения, уменьшается, исчезая при γ -> 0 . Одновременно с уменьшением ε также происходит сужение температурного интервала температурно-аномальной диффузии. Установлено, что при промежуточных значениях коэффициента трения возникает область температурно-ограниченной ТАД. В некотором интервале сил коэффициент диффузии сначала возрастает с уменьшением температуры, а затем снова начинает падать. Построены диаграммы существования таких областей. Полученные результаты открывает перспективы создания новых технологий управления процессами диффузии. Это имеет большое значение для получения наноматериалов с заданной структурой, создания поверхностных наноструктур и пр. |
|---|---|
| ISSN: | 2312-4334 2312-4539 |