Частотная зависимость протонной проводимости льда и воды

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В статье теоретически исследована частотная зависимость протонной проводимости льда и воды в широком диапазоне частот с учетом электрического поля неоднородного распределения протонных носителей тока и с учетом их конечной массы. При этом первое приводит к различию в поведении поперечной и продольной проводимости, к появлению двух различных характерных времен, и к дополнительному возрастанию проводимости при частотах выше дебаевской частоты. Физически различие в поведении поперечной и продольной проводимости обусловлено возникновением коллективных колебаний носителей тока во втором случае. В то же время конечные массы или инерционные свойства носителей тока приводят к более быстрому асимптотическому убыванию проводимости при стремлении частоты к бесконечности и к устранению нарушения правила сумм, характерного для обычной Дебаевской частотной зависимости. Обсуждается сравнение полученных результатов с экспериментом.

Об авторах

М. И Рыжкин

Институт физики твердого тела им. Ю. А. Осипьяна РАН

Email: ryzhkin@issp.ac.ru
Черноголовка, Россия

И. А Рыжкин

Институт физики твердого тела им. Ю. А. Осипьяна РАН

Черноголовка, Россия

В. В Синицын

Институт физики твердого тела им. Ю. А. Осипьяна РАН

Черноголовка, Россия

А. В Клюев

Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского

Н. Новгород, Россия

Список литературы

  1. J. D. Bernal, R. H. Fowler, J. Chem. Phys. 1, 515 (1933); doi: 10.1063/1.1749327.
  2. L. Pauling, J. Amer. Chem. Soc. 57, 2680 (1935); doi: 10.1021/ja01315a102.
  3. W. F. Giauque and J. W. Stout, J. Amer. Chem. Soc. 58, 1144 (1936); doi: 10.1021/ja01298a023.
  4. I. A. Ryzhkin, Solid State Commun. 52, 49 (1984); doi: 10.1016/0038-1098(84)90716-6.
  5. N. Bjerrum, Kongelige Videns. Selskab Matematisk- fysiske Meddelelser 11, 1 (1951); doi: 10.1126/science.115.2989.385.
  6. H. Granicher, C. Jaccard, P. Sherrer, and A. Steine- mann, Discussion of the Faraday Society 23, 50 (1957); doi: 10.1039/DF9572300050.
  7. V. F. Petrenko and R. W. Whitworth, Physics of Ice, Oxford University Press, NY (1999).
  8. C. Jaccard, Phys. Kondens. Materie 3, 99 (1964); doi: 10.1007/BF02422356.
  9. M. Hubmann, Z. Physik B 32, 127 (1979); doi: 10.1007/BF01320109.
  10. V. F. Petrenko and I. A. Ryzhkin, J. Phys. Chem. A 115, 6202 (2011); doi: 10.1021/jp1114288.
  11. A. V. Klyuev, I. A. Ryzhkin, and M. I. Ryzhkin, JETP Lett. 100, 604 (2014); doi: 10.1134/S0021364014210073.
  12. V. G. Artemov and A. A. Volkov, Ferroelectrics 466, 158 (2014); doi: 10.1080/00150193.2014.895216.
  13. V. G. Artemov, I. A. Ryzhkin, and V. V. Sinitsyn, JETP Lett. 102, 41 (2015); doi: 10.1134/S0021364015130020.
  14. Y. Onodera, J. Phys. Soc. Jpn. 62, 4104 (1993); doi: 10.1143/JPSJ.62.4104.
  15. N. P. Armitage, Physica B: Physics of Condensed Matter 536, 353 (2018); doi: 10.1016/j.physb.2017.10.017.
  16. М. И. Рыжкин, И. А. Рыжкин, Письма в ЖЭТФ 121, 137 (2025); doi: 10.31857/S0370274X25010208.
  17. А. А. Volkov, V. G. Artemov, A. A. Volkov Jr, and N. N. Sysoev, Journal of Molecular Liquids 248, 564 (2017); doi: 10.1016/j.molliq.2017.10.071.
  18. A. A. Volkov, A. A. Vasin, and A. A. Volkov Jr, Ferroelectrics 538, 83 (2019); doi: 10.1080/00150193.2019.1569989.
  19. V. G. Artemov, Phys. Chem. Chem. Phys. 21, 8067 (2019); doi: 10.1039/C9CP00257J.
  20. I. A. Ryzhkin and R. W. Whitworth, J. Phys.: Condens. Matter 9, 395 (1997); doi: 10.1088/0953-8984/9/2/008.
  21. M. I. Ryzhkin, I. F. Ryzhkin, and S. T. Bramwell, EPL 104, 37005 (2013); doi: 10.1209/0295-5075/104/37005.
  22. W. J. Ellison, J. Phys. Chem. Ref. Data 36, 1 (2007); doi: 10.1063/1.2360986.
  23. N. Agmon, J. Phys. Chem. 100, 1072 (1996); doi: 10.1021/jp9516295.
  24. M. Tuckerman, K. Laasonen, M. Sprik, and M. Parrinello, J. Phys. Chem. 99, 5749 (1995); doi: 10.1021/J100016A003.
  25. U. W. Schmitt and G. A. Voth, J. Chem. Phys. 111, 9361 (1999); doi: 10.1063/1.480032.
  26. L. G. MacDowell and C. Vega, J. Phys. Chem. B 114, 6089 (2010); doi: 10.1021/jp100167y.
  27. F. Franks, Water: A Comprehensive Treatise, Vol. 1: The Physics and Physical Chemistry of Water, Springer (1995).
  28. J. L. Finney, Philos. Trans. R. Soc. London B 359, 1145 (2004); doi: 10.1098/rstb.2004.1495.
  29. J. D. Eaves, J. J. Loparo, C. J. Fecko, S. T. Robert, A. Tockmakoff, and P. L. Geissler, PNAS 102, 13019 (2005); DOI: 10.1073pnas.0505125102.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Российская академия наук, 2025