Твердые кристаллы сжимаются из-за вибраций

Ученые использовали метод, известный как «функция парного распределения». Он описывает вероятность нахождения в материале двух атомов, между которыми есть определенное расстояние. В этот раз они пытались отследить, как с ростом температуры меняется расстояние между скандием и фтором. Измерения показали, что в действительности связи между ними при нагревании не изменяются, они просто немного расширяются. А вот расстояния между соседними атомами фтора при росте температуры изменяются.

Поскольку атомы фтора, по-видимому, не ограничиваются фиксированным положением, объяснение может опираться на гораздо более старую теорию, первоначально разработанную Альбертом Эйнштейном для объяснения движений атомов. Как оказалось, вызванная нагреванием усадка в ScF3 имеет удивительное сходство с поведением полимеров мягких веществ.

Поскольку каждый атом скандия имеет жесткую связь с фтором, «цепочки» фторида скандия, образующие стороны кристаллических кубов, действуют подобно жестким частям полимера. Однако атомы фтора в центре каждой стороны куба не связаны никакими другими связями. Поэтому при повышении температуры «недозагруженные» атомы фтора могут самостоятельно колебаться в направлениях, перпендикулярных жестким связям Sc-F. И при этих вибрациях движения стороны кубических твердых кристаллов прогибаются, тем самым сближая углы.

Фото: pixabay.com