Naslov
Transport topline u novim kvazikristalnim materijalima
(Heat transport in a new quasicrystalline alloys)

Autori
Bilušić, Ante ; Herak, Mirta ; Smontara, Ana

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Sažeci sa skupova, sažetak, znanstveni

Izvornik
Zbornik Povzetkov / Irmančnik Belič, Lidija - Ljubljana : Društvo za vakuumsko tehniko Slovenije, 2003, 13-14

Skup
10. mednarodni znanstveni sestanek "Vakuumska znanost in tehnika"

Mjesto i datum
Brdo kod Kranja, Slovenija, 22.05.2003

Vrsta sudjelovanja
Predavanje

Vrsta recenzije
Međunarodna recenzija

Ključne riječi
kvazikristali; toplinska vodljivost; fononi; fraktoni
(quasicrystals; thermal conductivity; phonons; fractons)

Sažetak
Pitanje transporta topline u novim materijalima je od temeljnog interesa u znanosti ali i modernoj tehnolgiji. Kvazikristali predstavljaju novu vrstu materijala koji imaju dugodosežno strukturno uređenje bez translacijske periodičnosti. Zbog ove neperiodičnosti fononi i elektroni se ne mogu gibati po kristalnoj rešetci, te stoga kvazikristali, iako su slitine metalnih elemenata, imaju svojstva toplinskih i električnih izolatora. Kemijski su inertni, iznimno tvrdi, krhki pri sobnoj temperaturi, a na temperaturama višim od 700° C postaju supraplastični, te su pogodni za tehnološku primjenu kod rješavanja problema trenja, za toplinske barijere i kao tvrde prevlake. Kvazikristali koji sadrže neke elemente (poput mangana) posjeduju i neobična magnetska svojstva. Ispitivane su i električna otpornost i toplinska vodljivost tri ikozaedarska kvazikristala, pripadnika obitelji i-AlPdMn različitih koncentracija i dobivenih različitim metodama rasta. Električne otpornosti pokazuju temperaturno ponašanje karakteristično za kvazikristale i-AlPdMn. Za njihovo je objašnjenje predložen model koji u obzir uzima raspršenja elektrona na magnetskim atomima mangana koji nisu tipa Kondo (model Korringe i Gerritsena). Taj je model razvijen za periodične rešetke s rijetkim magnetskim primjesama i kvalitativno opisuju električne otpornosti ispitivanih kvazikristala. Toplinska vodljivost je istraživana u temperaturnom području od 0.4 K do 300 K. Primjenom Wiedemann-Franzovog zakona procijenjen je elektronski doprinos toplinskoj vodljivosti, koji u čitavom ispitivanom temperaturnom području red veličine do dva manji od ukupne toplinske vodljivosti. Toplinska vodljivost kvazirešetke, dobivena odbijanjem elektronskog doprinosa od ukupne toplinske vodljivosti, je na temperaturama nižim od 40 K analizirana Debye-ovim modelom. Izračunati srednji slobodni putovi fonona u Casimirovoj granici su reda veličine jednog milimetra, što je upravo red veličine dimenzija uzoraka. Ono što je posebno zanimljivo je to da analizom podataka toplinske vodljivosti nije primijećeno raspršenje fonona na tunelirajućim stanjima. Umjesto tunelirajućih stanja, fononi se raspršuju na defektima u slaganju. Iz toga se nameće zaključak da je toplinska vodljivost kvazirešetke sličnija onoj kod kristala nego amorfnih struktura. Uz to, eksperimentalno je uočen za kvazikristale relativno visok maksimum u krivuljama toplinske vodljivosti na temperaturama između 20 i 30 K ; time je i eksperimentalno pokazano da je to intrisinčno svojstvo kvazirešetke, kao što je teorijski predviđeno. Iznad 50-ak Kelvinovih stupnjeva krivulje toplinske vodljvosti kvazirešetke odstupaju od onih predviđenih Debye-ovim modelom ; dolazi do otvaranja novog kanala vođenju topline nastalog preskakivanjem fraktona (lokaliziranih titrajnih stanja). Analizom krivulja toplinske vodljivosti kvazirešetke iznad 100 K, potvrđena je teorija preskoka promjenljivog dosega.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Fizika

POVEZANOST RADA