ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Структурные превращения вдали от равновесия из "Синергетика конденсированной среды " Исследование структуры конденсированной среды и ее превращений занимает одно из центральных мест в современном материаловедении, экспериментальной и теоретической физике (см. [16], [67-75]). Значительное продвижение в этом направлении было достигнуто благодаря использованию представлений о перестройке кристаллической структуры как о фазовом превращении, наблюдающемся в магнетиках, сегнетоэлек-триках, сверхпроводниках и т.д. [76-81]. В последнее время большое внимание привлекают превращения в системах типа спиновых и структурных стекол, которые значительно удалены от состояния равновесия [82-85]. Их исследование требует использования методов статистической физики, основанных на неэргодической теории, картине фазового пространства с ультраметрической топологией и т. п. [66, 86, 87]. Есть основания полагать, что указанные особенности должны проявляться не только в аморфном состоянии, но и во всех системах, значительно удаленных от термодинамического равновесия [58]. [c.112] Данная глава посвящена теоретическому исследованию структурных превращений конденсированной среды, которая благодаря интенсивному внешнему воздействию приобретает сильно неравновесный характер. Будет развит подход, который позволяет последовательным образом представить перестройку кристаллической структуры на микроскопическом ( 1, 2), а также мезо- и макроскопическом уровнях ( 3-8). [c.112] Известно, что при описании кристаллического превращения как фазового перехода типа смещения параметр порядка сводится к компоненте тензора деформации решетки. Однако при этом совершенно неясно как разделить полевую (упругую) и материальную (пластическую) составляющие вектора смещения атомов в процессе превращения. [c.112] В I эта проблема разрешается на основе концепции перестраиваемого потенциального рельефа. Показано, что динамическая компонента вектора смещений описывает колебания атомов в неизменном рельефе, а смещение его минимумов при удалении от равновесия деформацию превращения кристаллической решетки. При этом оказывается ( 2), что переход типа мартенситного превращения не может быть сведен к обычному фазовому переходу. Наиболее адекватным его представлением является синергетический подход, который сводится к теории Ландау только в адиабатическом приближении, отвечающем диссипативному режиму эволюции системы. [c.113] При значительном удалении от равновесия система теряет эргодичность, и ее фазовое пространство разбивается на кластеры, которые отвечают разным структурным уровням, иерархически соподчиненным друг другу. В 3 проводится исследование распределения системы по уровням иерархического дерева, представляющего пространство с ультраметрической топологией. Приложению развитых представлений к реальному кристаллу посвящен 4, где проводится модификация решеточного преобразования Фурье для иерархически соподчиненных структур. Показано, что адекватное представление такого рода фрактальных структур достигается за счет использования разложения по волнам распределения атомов, модулированным в ультраметрическом пространстве. На основе такого представления удается объяснить ряд экспериментальных данных по структурной релаксации, в ходе которой структурные единицы различных уровней когерентно связываются в единый статистический ансамбль. Исследованию особенностей структурной релаксации в различных системах посвящены 4-8. [c.113] В первом из них рассматривается эволюция кристаллической структуры в ходе полиморфного ГПУ ГЦК превращения, которое осуществляется через стадию образования одномерных длиннопериодных структур. Показано, что термодинамический потенциал, отвечающий их различным типам, имеет фрактальную природу, благодаря чему эволюция системы определяется движением по иерархическому дереву. В системах с сильно выраженной иерархией одномерные длиннопериодные структуры практически стабильны или медленно релаксируют из одного типа в другой. При наличии дальнодействия стабилизации одномерных длиннопериодных структур способствует рост их периода. [c.113] Параграф 8 основывается на результатах экспериментального исследования взрывной кристаллизации ультрадисперсных аморфных пленок германия. Показано, что при малых толщинах пленки кристаллизация инициируется локальным тепловым воздействием, а при больших протекает спонтанным образом. Обнаружен фрактальный узор закристаллизовавшейся фазы, присущий картине формирования агрегатов, ограниченных диффузией. Показано, что в отличие от обычного режима кристаллизации взрывная обусловлена неустойчивостью теплового характера, которая представлена схемой Лоренца. В результате взрывная кристаллизация сводится к явлению самоорганизуемой критичности, при котором распространение фронта представляется диффузией в ультраметрическом пространстве иерархически соподчиненных лавин. Получены выражения для стационарных распределений теплоты кристаллизации и теплового потока. Для различных значений температуропроводности определены теплота, необходимая для инициирования взрывной кристаллизации, И временная зависимость вероятности спонтанной кристаллизации тонкой пленки. [c.115] Вернуться к основной статье