Квантові ефекти в термоактивированном ковзанні дислокацій

Пластичність кристалів визначається рухом дислокацій при впливі механічних напруг. Критичне значення напруги, при якому виникає пластичне протягом кристала, називається пайерлсовским напругою [1]. Теоретична величина пайерлсовского напруги, що визначається за допомогою атомістичного комп’ютерного моделювання, більш ніж в два рази перевищує експериментальну (наприклад, 0.9 ГПа та 0.4 ГПа, відповідно, для ОЦК заліза). Причина цього протиріччя виявлено в роботі [2] французьких фізиків.

Пайерлсовский механізм ковзання дислокацій. Зліва – вихідна гвинтова дислокація. Праворуч – ілюстрація ковзання дислокації допомогою освіти та подальшого розширення пари кінків.

Виявилося, що вся справа в квантових ефектах, а саме – в нульових коливань атомів, які істотно знижують висоту потенційного бар’єру для освіти на дислокації пари кінків (див. рис.) і тим самим полегшують ковзання дислокацій. Таким чином, суто квантове явище – нульові коливання – в значній мірі визначає міцність матеріалів, причому не тільки складаються з легких елементів, але і конструкційних, і не тільки при низьких температурах.

1. R. E. Peierls, Proc. Phys. Soc. 52, 34 (1940).

2. L. Proville et al., Nature Mater. 11, 845 (2012).

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *