Особенности переноса тепла в ориентационно упорядоченных фазах молекулярных кристаллов в области преобладания фонон-фононных процессов рассеяния

Abstract

Измерена теплопроводность ориентационно упорядоченного кристалла третбутанола в области температур 4–150 К при равновесной упругости пара. Проведен анализ литературных данных по теплопроводности ряда ориентационно упорядоченных молекулярных кристаллов в высокотемпературной области. Показано, что теплопроводность может быть описана как сумма двух вкладов: от распространяющихся фононов и локализованных «диффузных» мод. В общем случае вклад локализованных «диффузных» мод обратно пропорционально зависит от числа Z молекул в элементарной ячейке и не зависит от температуры. Высказано предположение, что основным фактором, который влияет на теплоперенос в молекулярном кристалле, является сильная гибридизация акустических фононов и низкочастотных оптических возбуждений фононов упорядоченного кристалла.

Виміряно теплопровідність ориентаційно впорядкованого кристала третбутанолу в області температур 4–150 К при рівноважній пружності пари. Проведено аналіз літературних даних по теплопровідності ряду ориентаційно впорядкованих молекулярних кристалів у високотемпературній області. Показано, що теплопровідність може бути описана як сума двох вкладів: від фононів, що розповсюджуються, і локалізованих «дифузних» мод. У загальному випадку внесок локалізованих «дифузних» мод обернено пропорційно залежить від числа Z молекул в елементарній комірці і не залежить від температури. Висловлено припущення, що основний фактор, який впливає на теплоперенос в молекулярному кристалі, є сильна гібридизація акустичних фононів та низькочастотних оптичних збуджень фононів впорядкованого кристала.

The thermal conductivity of an orientationally ordered tert-butanol crystal has been measured at T = = 4–150 K under the equilibrium vapor tension. The literature data on the thermal conductivity of some orientationally ordered molecular crystals in the hightemperature region have been analyzed. It is shown that the thermal conductivity can be described as a sum of two contributions made by propagating phonons and localized “diffuse” modes. In the general case the contribution of localized “diffuse” modes is inversely dependent on the number Z of the molecules in the unit cell and is temperature independent. It is suggested that the strong hybridization of acoustic phonons and low-frequency optical excitations of phonons in an ordered crystal is the main factor influencing the heat transfer in a molecular crystal.