مطالعه خواص حرارتی جامدات بی نظم

درجهان اطراف ما مواد چگال به اشکال گوناگون حضور دارند. فیزیک حالت جامد که بررسی خواص مواد را به عهده دارد اصولا توجه خود را به موادی با ساختار بلورین، که در آنها اتمها به طور منظم قرار دارند، معطوف می دارد. این در حالی است که گونه های بسیاری از مواد یا منظم نیستند و یا به صورت چند بلور هستند. البته در جامدات منظم، وجود نظم و تقارنها مطالعه و بررسی خواص را تا حد زیادی ساده تر می سازد. به عنوان مثال می توان از قضیه بلاخ و مناطق بریلوئن یاد کرد که حل معادله شرودینگر سیستم بلوری را برای الکترونها و یونها میسر ساخته و منجر به ساختارهای نواری انرژی و خواص مرتبت به آنها می گردد. جامدات بی نظم به خاطر عدم برخورداری از خواص تقارنی مذکور در بالا از پیچیدگیهای بمراتب بیشتری برخوردارند. بهمین دلیل مهم تا کنون نظریه ساده و جهانشمولی برای آنها ارائه نشده است . مطالعات نظری هم اکثرا محدود به موارد خاص با مدلهای محاسبات عددی می شود. در این پروژه تحقیقاتی ما خواص حرارتی جامدات بی نظم را در چارچوب این روش محاسباتمان را برای انواع بی نظمی انجام می دهیم و نشان می دهیم که با داشتن یک مدل ساده که حاوی ویژگی های اصلی فیزیکی سیستم باشد می توان ویژگیهای اصلی خواص حرارتی مثل گرمای ویژه و رسانش حرارتی را تولید کرد. فصلهای یک تا چهار به عنوان آمادگی زمینه کار ارائه شده اند و فصلهای چهار تا شش مربوط به ارائه پژوهشهایی که ما انجام داده ایم، می باشند. در فصل یک برای آمادگی زمینه کار مختصری از خواص جامدات منظم مطرح می شود و بالاخره طیف فونونی شبکه یک و دو و سه بعدی جامدات منظم به روش تحلیلی بدست می آیند. فصل دوم به سوی ساختارهای بی نظم و روشهای بررسی آنها اختصاص دارد. این کار را ما با معرفی ناخالص در یک بلور، بی نظمی کم، و افزایش آن انجام می دهیم. فصل سوم را به معرفی محاسبه روشهای عددی طیف فونونی و بالاخره روش بکار گرفته شده در این طرح یعنی روش ویلیامز و ماریس اختصاص داده ایم. پس از آماده شدن کامل زمینه، در فصل چهارم محاسبات عددی را برای طیف چگالی حالات فونونی (ارتعاشی) شبکه برای انواع مختلف بی نظمی ها انجام داده و نتایج را ارائه می دهیم و مورد بررسی و مداقه قرار می گیرد. در فصل پنجم با استفاده از نتایج چگالی حالات ، گرمایی ویژه انواع جامدات منظم را محاسبه می کنیم و اثرات بی نظمی را به عنوان حضور جمله t در cv ملاحظه می کنیم و با نتایج تجربی نیز مقایسه می کنیم. در فصل ششم رسانائی گرمائی جامدات بی نظم محاسبه و مورد بررسی قرار می گیرد و بالاخره نتیجه گیری کلی در انتهای فصل ششم ارائه می گردد.