COHERENT STATES IN THERMAL QUANTUM TRANSPORT

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

This paper focuses on describing energy transfer by coherent thermal excitations in dielectrics, metamaterials, and nanoscale systems. Using the second quantization technique, a general formalism of thermal conductivity is proposed, considering both the model of free phonons in heat transfer and the formation of coherent Schrödinger states of the oscillator system. A general form of the time-dependent problem solution with arbitrary initial conditions is obtained. An exact solution is analytically derived for the heat flux carried by coherent phonons created by an electronic wave packet produced by a laser pulse effecting a nanomaterial. The obtained exact form of solution in quadratures provides a basis for quantitative description of coherent phonons with various initial conditions, as well as taking into account thermal distributions, which allows for evaluation of thermal properties of nanocrystals. It is shown that under certain ratios of constants characterizing the interaction of phonons with the electronic subsystem, a time-independent heat flux can be established in the crystal.

Авторлар туралы

E. Orlenko

Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University

Email: eorlenko@mail.ru
Ресей, 195251, St. Petersburg

F. Orlenko

Saint Petersburg State University of Industrial Technologies and Design

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: eorlenko@mail.ru
Ресей, 191186, St. Petersburg

Әдебиет тізімі

  1. Suixuan Li, Zihao Qin, Huan Wu, Man Li, M. Kunz, A. Alatas, A. Kavner, and Yongjie Hu, Anomalous Thermal Transport under High Pressure in Boron Arsenide, Nature, www.nature.comhttps:// doi.org/10.1038/s41586-022-05381-x.
  2. S. Lepri, R. Livi, and A. Politi, Phys. Rev. Lett. 125, 040604 (2020).
  3. Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц, Статистическая физика, Теоретическая физика, том 5, Наука, Физматлит, Москва (1964).
  4. Е. М. Лифшиц, Л. П. Питаевский, Статистическая физика. Теория конденсированного состояния, Теоретическая физика, том 9, Наука, Физматлит, Москва (1978).
  5. А. В. Юлин, А. В. Пошакинский , А. Н. Поддубный, ЖЭТФ 161, 206 (2022), doi: 10.31857/S0044451022020067.
  6. P. Cipriani, S. Denisov, and A. Politi, Phys. Rev. Lett. 94, 244301 (2005).
  7. C. B. Mendland H. Spohn, Phys. Rev. Lett. 111, 230601 (2013).
  8. A. Dhar, A. Kundu, and A. Kundu, Front. Phys. 7, 159 (2019).
  9. H. Spohn, J. Stat. Phys. 124, 1041 (2006).
  10. A. Mielke, Arch. Ration. Mech. Anal. 181, 401 (2006).
  11. M. Simoncelli, N. Marzari, and F. Mauri, Nat. Phys. 15, 809 (2019).
  12. L. Isaeva, G. Barbalinardo, D. Donadio, and S. Baroni, Nat. Commun. 10, 3853 (2019).
  13. Z. Zhang, Y. Guo, M. Bescond, J. Chen, M. Nomura, and S. Volz, Phys. Rev. B 103, 184307 (2021).
  14. S. Hu, Z. Zhang, P. Jiang, J. Chen, S. Volz, M. Nomura, and B. Li, J. Phys. Chem. Lett. 9, 3959 (2018).
  15. M. F¨orst, H. Kurz, T. Dekorsy, and R. P. Leavitt, Phys. Rev. B 67, 8, 085305 (2003).
  16. P. Delsing, A. N. Cleland, M. J. A. Schuetz et al., J. Phys. D 52, 353001 (2019).
  17. S. Hu, Z. Zhang, P. Jiang, J. Chen, S. Volz, M. Nomura, and B. Li, J. Phys. Chem. Lett. 9, 3959 (2018).
  18. L. Lindsay, D. A. Broido, and T. L. Reinecke, Phys. Rev. Lett. 111, 25901 (2013).
  19. J. S. Kang, M. Li, H. Wu, H. Nguyen, and Y. Hu, Science 361, 575 (2018).
  20. S. Li et al., Science 361, 579 (2018).
  21. F. Tian et al., Science 361, 582 (2018).
  22. J. S. Kang et al., Nat. Electron 4, 416 (2021).
  23. Y. Cui, Z. Qin, H. Wu, M. Li, and Y. Hu, Nat. Commun. 12, 1284 (2021).
  24. А. Анималу, Квантовая теория кристаллических твердых тел, Мир, Москва (1981), (Alexander O. E. Animalu, Intermediate Quantum Theory of Crystalline Solids, Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey (1977).
  25. А. Н. Базь, Я. Б. Зельдович, А. М. Переломов, Рассеяние, реакции и распады в нерелятивистской квантовой механике, Наука, Физматлит, Москва (1971).
  26. E. V. Orlenko and V. K. Khersonsky, Emission and Absorption of Photons in Quantum Transitions. Coherent States, in: Quantum Science: The Frontier of Physics and Chemistry, ed. by T. Onishi, Springer, Singapore (2022), p. 349, https://doi.org/10.1007/978-981-19-4421-5_6.
  27. R. Berman, F. E. Simon, and J. Wilks, Nature 42se, 277 (1951).
  28. S. Hunsche, K. Wieneke, T. Dekorst, and H. Kurz, Phys. Rev. Lett. 75, 1815 (1995).
  29. T. Dekorsy, G.C. Cho, and H. Kurz, Coherent Phonons in Condensed Media, in: Light Scattering in Solids VIII. Topics in Applied Physics, ed. by M. Cardona and G. Gu¨ntherodt, Vol 76, Springer, Berlin, Heidelberg (2000), https://doi.org/10.1007/BFb0084242.
  30. J. Lukkarinen, Kinetic Theory of Phonons in Weakly Anharmonic Particle Chains, Springer (2016), p. 159.
  31. M. N. Luckyanova, J. Garg, K. Esfarjani, A. Jandl, M. T. Bulsara, A. J. Schmidt, A. J. Minnich, S. Chen, M. S. Dresselhaus, and Z. Ren, Science 338, 936 (2012). P. B. Rossen, A. Soukiassian, S. Suresha, J. C. Duda, B. M. Foley, C.-H. Lee, and Y. Zhu, Nat. Mater. 13, 168 (2014).
  32. Z. Zhang, Y. Guo, M. Bescond, J. Chen, M. Nomura, and S. Volz, Heat Conduction Theory Including Phonon Coherence, APL Mater. 9, 081102 (2021).

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

© Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».