Что такое волны зарядовой плотности и чем они важны?

ФизикаНаука+2

Никита Шевцев · 23 апр 2021 · 21,1 K

Научный журналист · 24 мая 2021

Волны зарядовой плотности (ВЗП) — это то явление, которое можно наблюдать в металлах. Под ним понимается переодическое перераспределение электрического заряда в пространстве кристаллической решётки металла, вызванное малыми периодическими смещениями ионов (атомов решётки) около их положений равновесия (рисунок 1 [1]). [2, 3] Если рассмотреть сумму электрических зарядов ионов и элеткронов в некотором ограниченном объёме кристаллической решётки, то возникшие ВЗП будут менять зарядовую плотность ρ ( это величина элеткрического заряда dq деленная на объём V, в который заключён данный заряд dq, поэтому ρ = dq/dV) суммарного заряда, заключенного в данном объёме, по причине этих колебаний. Поэтому такие процессы называют волнами зарядовой плотности, т. е. это периодические колебания плотности элеткрического заряда.

Обычно в металлах не возникают ВЗП, но при определенных условиях этого можно достичь. Для этого нужно взять квазиодно- и двумерные металлы, которые можно получить из металлов-халькогенидов: NbSe₂ (диселенид ниобия), NbSe₃ (триселенид ниобия), TaS₂ (дисульфид тантала), TaS₃ (трисульфид тантала). В этих материалах начинуют спонтанно возникать ВЗП, если их охладить ниже определенной (критической) температуры перехода, эта температура называется температурой Пайерлса. [4]

Уже несколько лет назад обнаружилось, что возникновение ВЗП тесно связано с высокотемпературной сверхпроводимостью. Узнать больше можно в [5–7].

1 эксперт согласен