Краудионы в атомарных криокристаллах и металлах c ГЦК и ОЦК решетками

Abstract

Получены численные значения параметров потенциалов кpисталлического поля и краудионов (собственной энергии, эффективной массы и характерной длины) для криокpисталлов Ar и Kr с ГЦК решеткой, металлов Cu и Al с ГЦК решеткой, металлов α- и δ-Fe с ОЦК решеткой. Расчеты выполнены в предположении, что межатомное взаимодействие в кpисталлах описывается парными эмпирическими потенциалами Ленарда-Джонса и Морзе. Для расчетов потенциалов кpисталлического поля разработан и применен новый алгоритм, основанный на представлении кpисталлической решетки как совокупности параллельных атомных рядов. Для потенциала, описывающего взаимодействие атома плотноупакованного ряда с кpисталлической матрицей, получено аналитическое выражение в виде тригонометрического ряда. Получено также явное аналитическое выражение для энергети ческого параметра, характеризующего межатомное взаимодействие внутри выделенного ряда. Показано, что главное условие слабой связи плотноупакованных рядов с кpисталлической матрицей, допускающее существование краудионов и использование при их описании длинноволнового приближения, выполняется во всех исследованных кpисталлах.

Numerical values are obtained for the parameters of the crystal-field potentials and crowdions (self-energy, effective mass, characteristic length) for Ar and Kr fcc cryocrystals, Cu and Al fcc metals, and α- and δ-Fe bcc metals. The calculations are performed assuming that the interatomic interaction in the crystals can be described by empirical Lenard–Jones and Morse pair potentials. A new algorithm is developed and used for calculating the crystal-field potentials. The algorithm is based on a representation of the crystal lattice as a collection of parallel atomic rows. An analytic expression in the form of a trigonometric series is obtained for the potential describing the interaction between an atom in a close-packed row and the crystal matrix. An explicit analytic expression is also obtained for the energy parameter characterizing the interatomic interaction inside a distinguished row. It is shown that the main condition for weak coupling between close-packed rows and the crystal matrix, admitting the existence of crowdions and the application of the long-wave approximation for describing crowdions, is satisfied in all crystals investigated.