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自旋世界(18)--效颦铁电II

已有 5892 次阅读 2007-8-23 21:37 |个人分类:科普|系统分类:科研笔记

在“效颦铁电I”登出后,光恒老师和志东就裁定这铁电与铁磁是把兄弟。这难住了我,因为我似乎只好按照把兄弟的关系来说铁电以及伊辛模型的应用了。自古为文,倡导潇潇洒洒,要捉题为文最是困难。希望难不倒我,我还要把它们说成孪生兄弟,呵呵。

先说兄弟俩长得象的地方。虽然说两者将会是孪生兄弟,可是其微观起源却很不相同,不知道世上有没有同母异父的孪生兄弟。:))

铁电体具有宏观电偶极矩,微观上电欧极矩来源于两类机制:一是元胞对称破缺导致正负电荷中心偏离;一是含氢体系质子在两个等效位置来回隧穿。这样说挺复杂也很艰涩,简单点就只说正负电荷中心偏离的情况。一个铁电体由一系列单元晶格堆砌构成,每一个单元都是电中性的,因此没有电荷偏聚。可是如果每一个单元内部的正负电荷中心都偏离那么一点点,就构成一个电偶极矩。每一个极矩也可以画成一个箭头,头部是正电荷中心、尾部是负电荷中性,这就是一个类似于自旋的箭头了。一个个晶格堆砌起来,就像一个个极矩箭头排成点阵。看君注意,这个图像跟磁体的自旋点阵很类似啦。

更为重要的是,这些极矩之间也是有交互作用的。因此抛开自旋和电偶极矩这些具体物理图象,只是从几何系综角度看,这个铁电体与铁磁体如出一辙,就是孪生兄弟!应用伊辛模型去explore就变成如此地顺理成章啦。

再说兄弟俩的差异。首先,它们受孕和坯胎成长过程不同。铁电性在物理起源上一直没有很大突破,就是说很像孙悟空可能是在石缝中受孕成长的。多年来主要是靠其养父,就是朗道的基于自由能展开的唯象理论在抚养其长大到现在一身武艺大行其道,在量子力学层次上一直没有什么深刻认识,虽然最近物理上的“基因组学”----第一性原理计算似乎正在揭开铁电受孕的过程。

但是对磁学的认识就大为不同,自旋序的量子起源已经有了清楚的认识,至少比对铁电起源的认识深刻得多。所以,山中无老虎,猴子称霸王!伊辛模型在铁电上的应用就显得更加突出了。

猴子称霸王也不是一蹴而就的,需要针对具体情况作相应的对策、补救和扩军。我们来数数有哪些地方需要添油加醋的:))

1,铁电体中电偶极矩与电子自旋不同,其大小是可变的。首先,电场作用在一个电偶极矩上面,肯定会影响其大小、也就是正负电荷中心距离,这个好理解吧?其次,如果有外加应变,那么晶格就会变形,从而影响极矩的大小。再次,晶格中存在电荷缺陷离子等等也会影响极矩大小。

2,铁电体中电偶极矩的可能取向多少与晶格对称性有关系,而自旋之所以取向主要取决于磁晶各向异性。前者变数太多,后者则简单易解。

3,表面上看,铁电体中电偶极矩的交互作用也比其孪生兄弟来得复杂,而且这种交互作用大多是长程的。

总之,将这些差异通过扩军的办法弥补起来,我们就可以将伊辛模型的一整套研究思路和成果“搬到”铁电体研究中去。几十年来,一茬茬搬运工们你来我往,搬出了精彩搬出了花花楼阁,虽然楼阁装修得不好,有很多毛毛糙糙的地方。但是,古人说:破旧的寺庙好念经!

1,标准铁电体相变、关联、响应和畴动力学特征完全可以在其磁体哥哥那里找到对应之处。

2,缺陷铁电体--典型的是弛豫铁电体的一系列特征也可以在自旋玻璃磁体中找到对应之处。

3,回线动力学(这个特点我以后介绍)方面,铁电与磁体之间简直分不出彼此,几乎是完全一样。

您还要想知道什么?我就只能说这么多了。看君有意,楼主无情,只好您自己去找铁电体相面、访问、拜见和握手了。

我“闪”啦。



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