Отправить статью по E-mail 
КОГЕРЕНТНЫЕ СОСТОЯНИЯ В ТЕПЛОВОМ КВАНТОВОМ ТРАНСПОРТЕ
- Авторы: Орленко Е.В.1, Орленко Ф.Е.2
-
Учреждения:
- Санкт-Петербургский политехнический университет им. Петра Великого
- Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна
- Выпуск: Том 165, № 5 (2024)
- Страницы: 627-646
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/0044-4510/article/view/259024
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0044451024050031
- ID: 259024
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
Работа посвящена описанию переноса энергии когерентными тепловыми возбуждениями в диэлектриках, метаматериалах и наноразмерных системах. В технике вторичного квантования предложен общий формализм теплопроводности, учитывающий как модель свободных фононов при передаче тепла, так и образование когерентных шредингеровских состояний осцилляторной системы. Получен общий вид решения временной задачи с произвольными начальными условиями. Точное решение получено аналитически для теплового потока, переносимого когерентными фононами, созданными электронным волновым пакетом, продуцированным лазерным импульсом, воздействовавшим на наноматериал. Полученный точный вид решения в квадратурах создает основу для количественного описания когерентных фононов с различными начальными условиями, а также с учетом тепловых распределений, что позволяет проводить оценку тепловых свойств нанокристаллов. Показано, что при определенных соотношениях констант, характеризующих взаимодействие фононов с электронной подсистемой, в кристалле может устанавливаться незатухающий со временем тепловой поток.
Об авторах
Е. В. Орленко
Санкт-Петербургский политехнический университет им. Петра Великого
Email: eorlenko@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург
Ф. Е. Орленко
Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна
Автор, ответственный за переписку.
Email: eorlenko@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург
Список литературы
- 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.
- S. Lepri, R. Livi, and A. Politi, Phys. Rev. Lett. 125, 040604 (2020).
- Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц, Статистическая физика, Теоретическая физика, том 5, Наука, Физматлит, Москва (1964).
- Е. М. Лифшиц, Л. П. Питаевский, Статистическая физика. Теория конденсированного состояния, Теоретическая физика, том 9, Наука, Физматлит, Москва (1978).
- А. В. Юлин, А. В. Пошакинский , А. Н. Поддубный, ЖЭТФ 161, 206 (2022), doi: 10.31857/S0044451022020067.
- P. Cipriani, S. Denisov, and A. Politi, Phys. Rev. Lett. 94, 244301 (2005).
- C. B. Mendland H. Spohn, Phys. Rev. Lett. 111, 230601 (2013).
- A. Dhar, A. Kundu, and A. Kundu, Front. Phys. 7, 159 (2019).
- H. Spohn, J. Stat. Phys. 124, 1041 (2006).
- A. Mielke, Arch. Ration. Mech. Anal. 181, 401 (2006).
- M. Simoncelli, N. Marzari, and F. Mauri, Nat. Phys. 15, 809 (2019).
- L. Isaeva, G. Barbalinardo, D. Donadio, and S. Baroni, Nat. Commun. 10, 3853 (2019).
- Z. Zhang, Y. Guo, M. Bescond, J. Chen, M. Nomura, and S. Volz, Phys. Rev. B 103, 184307 (2021).
- S. Hu, Z. Zhang, P. Jiang, J. Chen, S. Volz, M. Nomura, and B. Li, J. Phys. Chem. Lett. 9, 3959 (2018).
- M. F¨orst, H. Kurz, T. Dekorsy, and R. P. Leavitt, Phys. Rev. B 67, 8, 085305 (2003).
- P. Delsing, A. N. Cleland, M. J. A. Schuetz et al., J. Phys. D 52, 353001 (2019).
- S. Hu, Z. Zhang, P. Jiang, J. Chen, S. Volz, M. Nomura, and B. Li, J. Phys. Chem. Lett. 9, 3959 (2018).
- L. Lindsay, D. A. Broido, and T. L. Reinecke, Phys. Rev. Lett. 111, 25901 (2013).
- J. S. Kang, M. Li, H. Wu, H. Nguyen, and Y. Hu, Science 361, 575 (2018).
- S. Li et al., Science 361, 579 (2018).
- F. Tian et al., Science 361, 582 (2018).
- J. S. Kang et al., Nat. Electron 4, 416 (2021).
- Y. Cui, Z. Qin, H. Wu, M. Li, and Y. Hu, Nat. Commun. 12, 1284 (2021).
- 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).
- А. Н. Базь, Я. Б. Зельдович, А. М. Переломов, Рассеяние, реакции и распады в нерелятивистской квантовой механике, Наука, Физматлит, Москва (1971).
- 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.
- R. Berman, F. E. Simon, and J. Wilks, Nature 42se, 277 (1951).
- S. Hunsche, K. Wieneke, T. Dekorst, and H. Kurz, Phys. Rev. Lett. 75, 1815 (1995).
- 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.
- J. Lukkarinen, Kinetic Theory of Phonons in Weakly Anharmonic Particle Chains, Springer (2016), p. 159.
- 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).
- Z. Zhang, Y. Guo, M. Bescond, J. Chen, M. Nomura, and S. Volz, Heat Conduction Theory Including Phonon Coherence, APL Mater. 9, 081102 (2021).
Дополнительные файлы
