Электрические свойства льда как функции давления

Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2020. Т. 112. № 7-8(10). С. 531–538 .

Рыжкин М. И., Рыжкин И. А., Кашин А. М., Синицын В. В.

В работе теоретически исследуется зависимость протонной проводимости льда от давления. Показано, что уменьшение длины водородной связи приводит к уменьшению энергии образования ионных дефектов и к возрастанию энергии образования дефектов связей. В результате парциальная проводимость ионных дефектов (определяет статическую проводимость льда) возрастает, а парциальная проводимость дефектов связей (определяет высокочастотную проводимость льда падает). При некотором давлении, происходит кроссовер основных и неосновных носителей тока, парциальные проводимости ионных дефектов и дефектов связей сравниваются, при этом статическая проводимость льда достигает максимума, а диэлектрическая проницаемость льда достигает минимума. При дальнейшем росте давления статическая проводимость льда будет определяться парциальной проводимостью дефектов связей и будет уменьшаться, а высокочастотная проводимость парциальной проводимостью ионных дефектов и будет увеличиваться. Подобная зависимость будет иметь место при давлении и температуре, при которых не происходит кардинальной перестройки кислородной подрешетки и не происходит суперионного перехода в протонной подрешетке льда. Даны численные оценки давления, при котором происходит кроссовер, оценки максимума протонной проводимости и минимума диэлектрической проницаемости, проведено сравнение с экспериментом.

Ключевые слова: hydrogen bonds, Высокие давления, proton conductivity, протонная проводимость, High pressure, водородная связь