一本培养了几代物理学家的经典著作——评《晶格动力学》

晶体中原子围绕其平衡位置作微小振动,是晶体原子的一种最基本的运动方式.晶格动力学主要研究晶体结构、晶格原子振动谱以及晶格振动对于固体力学、光学、电学与热学性质的影响.牛津大学出版社1954年出版的马克斯·玻恩(M.Born)和黄昆合著的<晶格动力学理论>[1],是一本在量子力学基础上论述晶格动力学的经典著作.     

纳米晶体线的晶格动力学格林函数及晶格振动

通过求解差分方程,推导了纳米晶体线的晶格动力学格林函数,分析了其晶格振动,并推导了声子数表象中的原子位移及晶格振动哈密顿公式.研究结果表明,纳米晶体线的晶格振动能带分裂为一系列的子带,格波只能沿纳米晶体线的纵向传播,沿纳米晶体线的横截面只存在驻波.     

由热学性质获取氩晶体原子间各阶力常数

本文基于晶格动力学和量子力学微扰理论推导了氩晶体的热膨胀系数和比热与原子间相互作用的各阶力常数之间的关系公式,在此基础上根据热膨胀系数和比热的数据计算了氩晶体内的原子间相互作用的各阶力常数,并根据这些力常数绘制了原子间相互作用势能曲线,经比对发现该势能曲线与Morse势能曲线能较好吻合,这表明,本文提出的从热膨胀系数和比热获取各阶力常数的方法是正确的。     

由热学性质获取氩晶体原子间各阶力常数

本文基于晶格动力学和量子力学微扰理论推导了氩晶体的热膨胀系数和比热与原子间相互作用的各阶力常数之间的关系公式,在此基础上根据热膨胀系数和比热的数据计算了氩晶体内的原子间相互作用的各阶力常数,并根据这些力常数绘制了原子间相互作用势能曲线,经比对发现该势能曲线与Morse势能曲线能较好吻合,这表明,本文提出的从热膨胀系数和比热获取各阶力常数的方法是正确的。     

单壁碳纳米管晶格振动模及红外吸收光谱的研究

碳纳米管晶格动力学的研究可以提供碳纳米管结构和螺旋性等方面的相关信息。在室温下测量了单壁碳纳米管的红外吸收光谱,首次在透射法模式下观察到了其晶格振动模的红外吸收峰,通过与晶格动力学理论计算值对照,做出了振动模的初步归属。讨论了单壁碳纳米管高频振动模与管径的关系,并与高取向热解石墨振动模进行了对比。结果表明,红外吸收光谱包含有碳纳米管的许多信息,是研究其晶格动力学的有效方法。     

推荐玻恩自传的第101个理由——《我的一生：马克斯·玻恩自述》

<正>马克斯·玻恩(1882.12.11～1970.1.5)是世界著名的理论物理学家，在量子力学、晶格动力学乃至化学等领域都作出过重要的贡献，并因为对波函数的统计解释获得了诺贝尔物理学奖。《我的一生：马克斯·玻恩自述》是他的自传，不仅记录了他的求学和治学的经历，反映了20世纪上半叶物理学的发展进程，还再现了世界大战给欧洲带来的巨大变化，强烈谴责了战争和纳粹的暴行。在这本书里，     

LiFePO4 晶格动力学性质的第一性原理研究

基于考虑了Fe-3d电子间的库仑作用U和交换作用J的GGA+U方案,应用第一性原理计算系统研究了LiFePO₄的晶格动力学性质.我们计算并分析了玻恩有效电荷张量、布里渊区中心的声子频率和声子色散曲线.玻恩有效电荷张量显示各向异性,佐证了LiFePO₄中锂离子沿一维通道[010]方向迁移的机理.布里渊区中心点声子频率的计算值和相应的实验结果符合得比较好. 关键词： 4')" href="#">LiFePO₄ 晶格动力学 第一性原理计算     

一维j原子链晶格振动的色散关系

本文以一维j原子链晶格振动为理论计算模型,在简谐近似和最近邻近似下获得其晶格振动方程组,并分别令j=1, 2, 3得到了一维单原子、双原子以及三原子链晶格振动的色散关系,获得了与现有教材及文献中已有的相同结论.结果表明,本文所获得的一维j原子链晶格振动方程组具有一般性.紧接着以该组晶格振动方程组为出发点,通过数值模拟法分析原子间距、恢复力系数及原子质量等晶体结构参数对一维四原子链晶格振动色散关系的影响,进而加深了对固体物理学晶格振动相关内容的理解,并可为工程上带通滤波器的研发提供一定的参考.     

用光晶格模拟狄拉克、外尔和麦克斯韦方程

相对论性量子力学波动方程,如狄拉克、外尔和麦克斯韦方程,是描述微观粒子运动的基石.最近的实验和理论研究表明,冷原子系统中几乎所有参数都可精确调控,因此冷原子系统被认为是实现量子模拟的理想平台,可以用来研究高能和凝聚态物理中的一些基本问题.本文介绍了设计原子光晶格哈密顿量的思路和方法,主要涉及激光辅助跳跃的理论.基于这些方法,物理学界提出了利用光晶格体系模拟相对论性量子力学波动方程,包括狄拉克、外尔和麦克斯韦方程等,并且预言了一些在基本粒子物理中很难观察到,但在冷原子体系可能观察到的物理现象.本文综述了国际上此领域的研究进展.     

面心立方金属声子色散曲线的数值模拟

把分析型嵌入原子法（AEAM）和晶格动力学理论相结合,在三维布喇菲晶格振动模型的基础上模拟了面心立方金属Au、Ag、Pt、Cu和Ni沿[00ζ]、[0ζζ]、[ζζζ]和[0ζ1]4个对称方向的声子色散曲线.结果表明：模拟曲线与实验点线符合的较好,特别在低频附近二者几乎一致,而在纵波模（L）q=（001）2π/a,q=...     

基于~(87)Rb原子的大失谐光晶格的设计与操控

提出了一种基于~(87)Rb原子的大失谐光学晶格的设计方案,详细介绍了光晶格光束的校准、频率失谐的调整以及光强输出的控制方式.在磁光阱和偏振梯度冷却的基础上,研究了光学晶格的总光强和频率失谐等参数对原子装载的影响,实现了光晶格中冷原子的绝热装载与卸载.通过光强调制的方法,测量了光晶格的振动频率.光晶格的引入,使得温度降低为原有的1/3.涉及的系统设计和结论对其他碱金属原子光晶格的实验设计具有参考价值.     

用不变本征算符法求晶面吸附原子的振动模

晶体表面的扩散和缺陷对晶体振动模式的影响是表面物理学研究的一个重要和基本的课题.晶格振动的频率对应于系统的能带.由于晶格中原子的振动不是孤立的,并且晶格具有周期性,所以在晶体中形成格波.格波代表晶体中所有原子都参与的频率相同的振动,又常称为一种振动模.本文讨论在表面吸附位势系数β_0与晶体内部原子的周期位势系数β不同的情况下,晶体表面吸附一个质量为m_0(与晶格原子质量m不同)的原子以后晶格的振动模.采用不变本征算符方法,严格地导出此振动模为ω=((2β(1-coshα))/(hm))~(1/2),其中α=ln[-(mβ_0+m_0(-2β+β_0)+(β_0)~(1/2)((-4mm_0β+(m+m_0)~2β_0))~(1/2)/2m_0β].此结果表明,ω不但取决于吸附位势与吸附原子的质量,也与晶格原子的质量与内位势有关.     

晶格振动色散关系与均匀杆纵振动色散关系的比较分析

一维单原子链晶格振动与均匀杆自由纵振动的运动方程在数学上存在内在的联系.将均匀杆自由纵振动运动方程中对空间的偏导数用差商代替,就得到一维单原子链晶格振动的运动方程.对于离散的一维单原子链晶格振动与连续的均匀杆自由纵振动的色散关系进行了比较分析.一维单原子链晶格振动的波矢具有特定的取值范围,即布里渊区,这是原子离散周期排布的结果.随着质量分布由离散逐渐向连续变化,一维单原子链晶格振动的色散关系逐渐演变为均匀杆纵振动的色散关系.     

有限晶格动力学

近３０年来晶格动力学取得了很大的成功，它是近代固体理论用于解释各种物理效应和材料性质的重要基础．这一理论的发展同时也暴露了起源于６０，７０年前的它的基本方程和边界条件的某些弱点．注意修正这些缺点并吸取分子振动理论成功的经验，可以建立从零维到一维、二维和三维的统一的有限晶格动力学方法．新方法给出了声子的更深刻的物理图像，并有可能导致许多更重要的新结果，以解决当前科学技术进展中正面临着的困难．     

中国物理学家对世界拉曼光谱学发展作出历史性贡献

吴大猷先生在１９３９年出版的国际上第一全面总结分子结构拉曼光谱研究成果的专著（多原子分子的振动谱和结构》,表明中国从一开始就对世界拉曼光谱学的发展有重大贡献,虽然在拉曼光谱学的第二个在发展时期－－六七十年代,由于“文革”,中国的拉曼光谱学停顿,但是在此以前的１９５４年,黄昆先生出了与玻恩合著的《晶格动力学理论》。在八九十年代,中国的拉曼光谱学研究的论文数及水平迅猛上升,尤其在低维纳米材料领域,诞     

掺杂、无序和混晶半导体的晶格振动行为

一、研究的意义和目的 杂质诱发的半导体晶格振动问题和无序和混晶半导体的晶格振动问题的研究,在过去20多年中一直是比较活跃的. 过去的研究表明,在杂质诱发晶格振动情况下,由于杂质原子量和掺杂的不同而引起的力常数的变化,可以诱发与杂质有关的、不同程度局域化的振动模(尤其是位于声子带上方的局域模),并可使原来光学不激活的声子带模变得部分地光学可激活.然而对与低频的声学声子带有关的杂质诱发振动行为,国内外却研究得很少,实验方面尤其如此. 关于无序半导体的晶格振动行为,已有的研究成果表明,无序可以使理想晶体情况下光s学不激活…     

LiNH2 的晶格动力学、介电性质和热力学性质第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法,在局域密度近似下采用线性响应的密度泛函微扰理论计算了LiNH₂的晶格动力学、介电性质和热力学性质,得到了布里渊区高对称方向上的声子色散曲线和相应的声子态密度,分析了 LiNH₂的红外和拉曼活性声子频率,同时给出它的介电张量和玻恩有效电荷张量. 研究表明,LiNH₂存在小的各向异性,计算所得结果与实验值和其他理论值符合较好.最后,利用得到的声子态密度进一步预测了LiNH₂的热力学性质 关键词： 密度泛函理论 晶格动力学 热力学性质 第一性原理计算     

离子型声子晶体的光学性质

提出了离子型声子晶体的概念,发展了相应的理论：在实验上证实了离子型声子晶体中存在超晶格振动与电磁波的强烈耦合,观察到原先存在于离子晶体中的极化激元等长波光波行为;预言了一些可能的物理效应,离子型声子晶体超晶格振动和电磁波的耦合方程与黄昆方程在形式上完全一致,说明了超晶格与实际晶格在物理上的相似性。     

声子

前言 声子(phonon)是固体物理和近代声学中的一个重要基本概念.但一般固体物理、统计物理和声学的教科书或参考书中,对这一概念的介绍非常简单,甚至有一些不妥的说法,如认为“声子就是晶格振动中的简谐振子.”[1]为了使大家对声子有一个准确而完整的概念,本文拟就声子的引入、声子的性质进行较为详细的讨论.一、声子概念的引入 声子的概念首先是在研究晶格振动时引入的[2].晶格振动是晶体中诸原子(离子)集体在作微振动,其结果表现为晶格中的格波. 由量子力学可知,用经典力学的物理量来描述微观粒子,只能在一定的近似程度内做到.当作为粒子处…     

新模型阐释光激发薄片的晶格动力学

德国的一个研究小组开发了一种用来描述光激发薄片的结构动力学特性的分析性模型,并用超快X射线衍射验证了该模型的可行性。该项对薄片的最新综合研究让人们更清楚地理解了一系列材料的物理和化学特性。这一成果发表在近日出版的《结构动力学》期刊上。晶格动力学描述的是晶体