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Type of Publication: | Diploma thesis |
URI (citable link): | http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:352-opus-5859 |
Author: | Höhr, Timm |
Year of publication: | 2000 |
Title in another language: | Dipolar relaxations in disordered systems |
Summary: |
Viele ungeordnete, dielektrische Materialien weisen in einem weiten
Spektralbereich eine nahezu frequenzunabhängige Absorption elektromagnetischer Strahlung auf. Entsprechend zeigen Leitfähigkeitsmessungen an solchen Stoffen häufig eine nahezu lineare Frequenzabhängigkeit der AC-Leitfähigkeit. Man faßt ein solches Verhalten unter dem Begriff des 'nearly constant loss' zusammen. Das 'asymmetric double well potential model' (ADWP) kann zwar solche Spektren durch aktivierte, lokale Relaxationsschritte beschreiben, falls eine sehr breite Verteilung der Potentialbarrieren angenommen wird. Unklar bleibt in diesem Einteilchenmodell jedoch der physikalische Ursprung der zugrundeliegenden, breiten Verteilungen der Potentialparameter. In dieser Arbeit wird ein Modell langreichweitig wechselwirkender, räumlich ungeordneter, dipolarer Zentren mithilfe von Monte Carlo Simulationen untersucht. Die Dipolzentren sind durch Ladungspaare modelliert, die auf einem Gitter verteilt sind und verschiedene diskrete Orientierungen einnehmen können. Wesentliche Parameter sind die Konzentration c der Dipolzentren und die Temperatur des Systems. Es ist außerdem möglich, der durch die Wechselwirkung generierten dynamischen Energielandschaft eine lokale Unordnung in Form von festen, Gauß-verteilten Platzenergien zu überlagern. Die Simulationsergebnisse zeigen für eine Konzentration c=1/64 eine AC-Leitfähigkeit proportional zur Frequenz f^n mit einem Exponenten n nahe 1, über zweieinhalb Frequenzdekaden. Bei der niedrigeren Konzentration c=1/1000 treten dagegen etwas größere Exponenten auf (n=1.1 bis 1.2). Man findet also ein 'constant-loss'-Verhalten in diesen wechselwirkenden Systemen. |
Summary in another language: |
Many disordered, dielectric materials show an almost frequency
independent absorption of electromagnetic radiation in a wide spectral range, or equivalently an AC-conductivity that is nearly linear in frequency. These aspects are summarized as 'nearly constant loss' behaviour. The 'asymmetric double well potential model' (ADWP) can describe such spectra in terms of activated, local relaxation steps, assuming a very broad distribution of potential barriers. However this one-particle-model lacks a physical explanation for these broad distributions. In this work a model system of spatially disordered dipolar centres interacting via long-range Coulomb-forces is studied by Monte Carlo simulation. The dipolar centres are modelled as pairs of oppositely charged particles occupying sites of a lattice and performing jumps among different discrete orientations. The main parameters are the concentration c of these centres and the system temperature. The dynamic energy landscape produced by the interaction can be modified by superimposing additional local disorder in form of Gaussian distributed site energies. The results show for c=1/64 an AC-conductivity proportional to frequency f^n, with the exponent n being close to 1 over 2.5 decades in frequency. At the lower concentration c=1/1000 somewhat higher exponents emerge (n=1.1 to 1.2). So indeed a nearly constant loss behaviour occurs in these interacting systems. |
PACS Classification: | 02.70.U; 72.80.N; 77.22.G |
Subject (DDC): | 530 Physics |
Controlled Keywords (GND): | Monte-Carlo-Simulation, Dielektrische Relaxation, Dipol-Dipol-Wechselwirkung, Ungeordnetes System, Elektrische Leitfähigkeit |
Keywords: | Monte-Carlo-simulation, dielectric relaxation, dipole-dipole-interaction, disordered system, electric conductivity |
Link to License: | In Copyright |
HÖHR, Timm, 2000. Dipolare Relaxationen in ungeordneten Systemen [Master thesis]
@mastersthesis{Hohr2000Dipol-9103, title={Dipolare Relaxationen in ungeordneten Systemen}, year={2000}, author={Höhr, Timm} }
diplom.pdf | 508 |