Tuesday, August 7, 2012

热力学涨落下,石墨烯的涨落和面积呈正比,(见朗道统计力学1,P435

热力学涨落下,石墨烯的涨落和面积呈正比,(见朗道统计力学1,P435
(137.11)及下面的讨论,世图出版社)。因此完美的2D晶体在不停地生长时,会连带导致涨落无限增大,以至于这种涨落超过了结合能,因此为了进一步生长而又不增加面积,那唯一的办法就是发生皱褶,然后发生卷曲

【问题】热力学涨落不允许二维晶体在有限温度下存在怎么证明...

RT,在看WIKI的“石墨烯”词条时注意到这句话,不会证明,特此求教各位吧友···
23
  • 1楼
  • 2012-04-02 23:41
个人理解:
热力学涨落会造成某些原子/离子的动能无突变,这种突变至少要占用一个维度〈运动方向〉
二维条件下,首先热力学涨落造成至少一个维度无法形成什么结构,然后我就没思路了。。。
  • 2楼
  • 2012-04-03 00:35
打错了,是“会造成某些原子/离子的动能突变”
  • 3楼
  • 2012-04-03 00:36
引用 逍遥·殇 (2楼)
个人理解: 热力学涨落会造成某些原子/离子的动能无突变,这种突变至少要占用一个维度〈运动方向〉 二维条件下,首先热力学涨落造成至少一个维度无法形成什么结构,然后我就没思路了。。。
热力学涨落会造成某些原子/离子的动能无突变,这种突变至少要占用一个维度〈运动方向〉
=============================================================================
可以说得详细一点么,或者给出参考文献,最近我也在做这个东东...
  • 4楼
  • 2012-04-03 16:45
引用 骑猪撞宝马_ (4楼)
热力学涨落会造成某些原子/离子的动能无突变,这种突变至少要占用一个维度〈运动方向〉 ============================================================================= 可以说得详细一点么,或者给出参考文献,最近我也在做这个东东...
回复4楼:。。。
那是我瞎猜的。。。
  • 5楼
  • 2012-04-03 18:13
可能跟动量分布有关系吧。。。由于E与p的二次方成正比,所以一定有限温度下的分布,会导致原子逃离Coulumb力的束缚而使得整个晶格分崩离析。。。
纯属直觉,莫要当真~
  • 6楼
  • 2012-04-03 18:41
引用 坂上中微子 (6楼)
可能跟动量分布有关系吧。。。由于E与p的二次方成正比,所以一定有限温度下的分布,会导致原子逃离Coulumb力的束缚而使得整个晶格分崩离析。。。 纯属直觉,莫要当真~
嗯···材料表面的波函数是会向真空发散的,如果是二维,两面都发散,然后就散架了?
  • 7楼
  • 2012-04-03 18:50
引用 雷天使_ramiel (7楼)
嗯···材料表面的波函数是会向真空发散的,如果是二维,两面都发散,然后就散架了?[图片]
你确定二维状况下是个发散解?
  • 8楼
  • 2012-04-03 18:51
引用 坂上中微子 (8楼)
你确定二维状况下是个发散解?
坏了···记错了好像,是指数衰减的吧···
  • 9楼
  • 2012-04-03 18:55
引用 雷天使_ramiel (9楼)
坏了···记错了好像,是指数衰减的吧···[图片]
晶格其实完全可以看成经典的,误差并不是很大。
所以问题就是,二维晶格的热运动是否会使得Columb力无法束缚住原子,波函数神马的不重要。
  • 10楼
  • 2012-04-03 18:59
引用 坂上中微子 (10楼)
晶格其实完全可以看成经典的,误差并不是很大。 所以问题就是,二维晶格的热运动是否会使得Columb力无法束缚住原子,波函数神马的不重要。
为啥束缚不住呢?第三个维度上力不够大?
  • 11楼
  • 2012-04-03 19:10
  • 12楼
  • 2012-04-03 19:30
理论预言完美的二维晶体在热力学上是不稳定的. 在有限温度下, 热扰动会破坏其长程有序性, 使完美的二维晶体 “熔化"[6, 29]。 二维的单原子层薄膜只能作为三维结构的一部分而存在, 例如在晶格匹配的单晶表面作为外延层存在 , 而一旦从三维结构上剥离下来, 为了获得热力学稳定态, 二维晶体会自然地发生卷曲, 形成类似于富勒烯和碳纳米管的结构.-----<石墨烯的透射电子显微学研究>

[6]: Geim A K. Novoselov K S Nature physics 2007,6:183
[29] :Noto A H C Reviews of modern physic 2009,81:109

我看了原文献, 没找到热力势涨落的讨论。请大家帮忙找一下吧。
大家可以用google jp 找到这两篇paper。google hk被屏蔽,经常掉,大家懂得
  • 13楼
  • 2012-04-03 19:57
引用 骑猪撞宝马_ (13楼)
理论预言完美的二维晶体在热力学上是不稳定的. 在有限温度下, 热扰动会破坏其长程有序性, 使完美的二维晶体 “熔化"[6, 29]。 二维的单原子层薄膜只能作为三维结构的一部分而存在, 例如在晶格匹配的单晶表面作为外延层存在 , 而一旦从三维结构上剥离下来, 为了获得热力学稳定态, 二维晶...
更正一下:
[6]: Geim A K. Novoselov K S Nature Materials 2007,6:183
  • 14楼
  • 2012-04-03 20:00
  • 15楼
  • 2012-04-03 20:08
13. Landau, L. D. & Lifshitz, E. M. Statistical Physics, Part I (Pergamon, Oxford, 1980).
讨论在 Statistical Physics, Part I 里面 ,哪位大牛讲解一下...
  • 16楼
  • 2012-04-03 20:29
引用 骑猪撞宝马_ (13楼)
理论预言完美的二维晶体在热力学上是不稳定的. 在有限温度下, 热扰动会破坏其长程有序性, 使完美的二维晶体 “熔化"[6, 29]。 二维的单原子层薄膜只能作为三维结构的一部分而存在, 例如在晶格匹配的单晶表面作为外延层存在 , 而一旦从三维结构上剥离下来, 为了获得热力学稳定态, 二维晶...
为了获得热力学稳定态, 二维晶体会自然地发生卷曲, 形成类似于富勒烯和碳纳米管的结构.
==============================================================================
我记得拉普拉斯,还是哪位大神讨论过一个问题,就是说扭结的绳子会能量最低,因此最稳定。放在兜里的绳子,会自动缠成一团。
貌似和"二维晶体会自然地发生卷曲 "有一定的相似性,请资深吧友说一下那个问题,或者发个链接..
  • 17楼
  • 2012-04-03 20:48
z方向的热运动是关键…
  • 18楼
  • 2012-04-03 20:57
我勒个去, 看了半天 Statistical Physics I没看到2D晶体为什么会融化,倒是看到了1D长链会起伏扭结----把CNT制备时的一个问题算出来了...
  • 19楼
  • 2012-04-03 21:31
再深化一下主题:
石墨烯之所以引起物理学家们的注意,主要是因为P. R. Wallace 在 1946指出石墨烯的晶体结构为2D六边形。而后面的研究表明,2D六边形的布里渊区边缘的色散关系是线性的 :
E = hvf k

与此同时,对高温超导的研究过程中人们发现了s波超导, p波超导,d波超导(正是电子轨道中的spd..)。其中绝大部分的高温超导都是d波超导。更关键的是,人们发现d波超导存在能隙节点,在能隙节点处,带隙为0,色散关系也正是线性关系----和石墨烯 的布里渊区边缘完全一致。

一般说来,0 带隙附近的电子和空穴,趋于认为其静止质量为0, 使用狄拉克方程描述,称为狄拉克费米子...
  • 20楼
  • 2012-04-04 18:21
引用 骑猪撞宝马_ (17楼)
为了获得热力学稳定态, 二维晶体会自然地发生卷曲, 形成类似于富勒烯和碳纳米管的结构. ============================================================================== 我记得拉普拉斯,还是哪位大神讨论过一个问题,就是说扭结的绳子会能量最低,因此最稳定。放在兜里的绳子,会自动...
@拉普拉斯
  • 21楼
  • 2012-04-04 21:43
引用 坂上中微子 (10楼)
晶格其实完全可以看成经典的,误差并不是很大。 所以问题就是,二维晶格的热运动是否会使得Columb力无法束缚住原子,波函数神马的不重要。
使得Columb力无法束缚住原子,波函数神马的不重要 ....
=================================================
你的物理直觉十分惊人,
事实上带隙节点附近狄拉克费米子一旦发生手征对称破缺,就会获得有效质量(20L说的
有效质量 为0是在手征对称未被破坏的前提下获得的), 从而产生非0带隙。
而Columb 作用的长程性 正是手征对称破缺 的一种因素。

十分建议你看一下<狄拉克费米子体系中的手征相变> ,是中科大的一位博士的博士论文(吐遭一下,graphene理论分析部分和神牛A. H. Castro Neto和 A. K. Geim合作写的<The electronic properties of graphene>十分相似......)。里面只有一点点的QED讨论,应该难度不大。
  • 22楼
  • 2012-04-04 22:51
引用 骑猪撞宝马_ (22楼)
使得Columb力无法束缚住原子,波函数神马的不重要 .... ================================================= 你的物理直觉十分惊人, 事实上带隙节点附近狄拉克费米子一旦发生手征对称破缺,就会获得有效质量(20L说的 有效质量 为0是在手征对称未被破坏的前提下获得的), 从而产生非0带隙。 ...
额。。。被不明所以的赞许了感到很纠结。。。= =
费米子手征性神马的我一点都没考虑,我完全是在经典框架下考察Coulumb力与热运动之间的拔河而已。
不知你能不能给出一种在这种前提下的解释?
  • 23楼
  • 2012-04-05 09:24
引用 坂上中微子 (23楼)
额。。。被不明所以的赞许了感到很纠结。。。= = 费米子手征性神马的我一点都没考虑,我完全是在经典框架下考察Coulumb力与热运动之间的拔河而已。 不知你能不能给出一种在这种前提下的解释?
所以希望你看看那篇文章,好处就是它把<The electronic properties of graphene>里面的部分内容中文化了。
不足之处是在对2D石墨烯晶格的紧束缚哈密顿量的讨论里面没有交代清楚,比方说Ri,整篇没有交代是怎么得来的;还有b,b+也没有交代是空穴的产生湮灭算符(见费特的<多粒子系统的量子理论>P86),还是格点B处电子的产生湮灭算符。而这里却正是推导石墨烯节点附近色散关系为线性关系的关键。后面狄拉克费米子的结论也是以线性色散关系满足洛伦兹规范直接推导出来的。
因此建议同时可以看看<The electronic properties of graphene>
  • 24楼
  • 2012-04-05 09:48
热力学涨落不允许二维晶体在有限温度下存在怎么证明?
=========================================================================
转一个大牛的回复:
我也没有进行过严格的计算,但从一些文献和做计算的同学中曾经了解到,石墨烯是必然要皱褶的。
我的看法是,在热力学涨落下,石墨烯的涨落和面积呈正比,(见朗道统计力学1,P435
(137.11)及下面的讨论,世图出版社)。因此完美的2D晶体在不停地生长时,会连带导致涨落无限增大,以至于这种涨落超过了结合能,因此为了进一步生长而又不增加面积,那唯一的办法就是发生皱褶,然后发生卷曲。
  • 25楼
  • 2012-04-06 11:01
引用 舆轮 (25楼)
热力学涨落不允许二维晶体在有限温度下存在怎么证明? ========================================================================= 转一个大牛的回复: 我也没有进行过严格的计算,但从一些文献和做计算的同学中曾经了解到,石墨烯是必然要皱褶的。 我的看法是,在热力学涨落下,石墨烯的...
那又是为啥涨落和面积成正比呢?
  • 26楼
  • 2012-04-06 12:37
121.33.190.*
引用 雷天使_ramiel (26楼)
那又是为啥涨落和面积成正比呢?
见朗道统计力学1,P435
(137.11)及下面的讨论,世图出版社
  • 27楼
  • 2012-04-06 13:27
引用 骑猪撞宝马_ (19楼)
我勒个去, 看了半天 Statistical Physics I没看到2D晶体为什么会融化,倒是看到了1D长链会起伏扭结----把CNT制备时的一个问题算出来了...
能帮忙看看楼上的内容不?
  • 28楼
  • 2012-04-06 15:24
引用 121.33.190.* (27楼)
见朗道统计力学1,P435 (137.11)及下面的讨论,世图出版社
可惜手头没有这本书啊,学校图书馆这套书也是不全,不然我就自己找了···
  • 29楼
  • 2012-04-06 15:33
那把碳原子换成硅原子是否会出现相同的问题
  • 30楼
  • 2012-04-07 08:09
  • 08-0708-0808-09
  • 00:00 足球男子半决赛
  • 01:00 沙滩排球女子半决赛
  • 02:00 跳水男子单人3米跳板决赛
  • 02:00 田径男子跳高决赛
  • 02:45 田径男子铁饼决赛


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