Научные открытия России
Государственный реестр открытий СССР
 


МЕХАНИКА, АВТОМАТИКА, ЭЛЕКТРОНИКА
Научные открытия в области физики твёрдого тела.



Научное открытие "Давыдовское расщепление"

Формула открытия: "Теоретически установлено неизвестное ранее явление расщепления невырожденных, внутримолекулярных термов в молекулярных кристаллах, на две (или более) квазинепрерывные полосы возбужденных, состояний кристаллов, причем число полос равно числу молекул в элементарной ячейке".
Автор: А. С. Давыдов.
Номер и дата приоритета: № 50 от 19 июня 1948 г.


Описание открытия.
Силы взаимодействия между молекулами молекулярного кристалла сравнительно слабы, поэтому молекулы в известной степени сохраняют свою индивидуальность. Долгое время казалось, что и спектральные свойства молекулярного кристалла при очень низких температурах будут близки спектральным свойствам свободных молекул. Иными словами, предполагалось, что с каждой молекулярной частотой поглощения света в кристалле можно сопоставить соответствующую полосу поглощения.

Теоретические исследования, проведенные в 1948 году академиком Академии Наук Украины А. С. Давыдовым, показали, что подобное сопоставление возможно только в простейших кристаллах, где все молекулы имеют одинаковую ориентацию. В таком случае говорят, что элементарная ячейка кристалла содержит одну молекулу (элементарной ячейкой называется наименьшая структурная единица кристалла, трансляционным повторением которой можно образовать весь кристалл). В состав элементарных ячеек подавляющего большинства кристаллов входит не одна, а несколько различно ориентированных молекул. При поглощении света молекулы кристалла переходят в возбужденные состояния, и между ними возникают новые резонансные взаимодействия, связанные с переходом возбуждения от одной молекулы к другой.

Открытие А. С. Давыдова и развитая им теория возбужденных состояний сложных молекулярных кристаллов показали, что при наличии в элементарной ячейке двух молекул спектр кристалла должен состоять из дублетов (мультиплетов) строго поляризованных линий. Каждый дублет (мультиплет) соответствует одному элементарному возбуждению молекулы. Это явление получило экспериментальное подтверждение во многих лабораториях и с 1951 года стало называться в мировой литературе давыдовским расщеплением.
Известный японский физик Танака отмечает: "Исследование электронной структуры сложных молекул в кристаллическом состоянии было довольно скудным до тех пор, пока Давыдовым не была развита теория экситонов в молекулярных кристаллах".

Расстояние между компонентами Давыдовского дублета (мультиплета) и их относительная интенсивность зависят от свойств молекул, характера сил взаимодействия между ними и структуры элементарной ячейки молекулярного кристалла. Поэтому, изучая спектры кристаллов при низкой температуре, можно получить дополнительные сведения о свойствах молекул, об их взаимодействии и о структуре кристалла. Особенно удобен такой метод при исследованиях изменений структуры в кристалле при фазовых переходах или под влиянием механических деформаций.

Наличие Давыдовского расщепления в спектрах молекулярных кристаллов указывает на коллективный характер возбужденных состояний кристалла. Характерной особенностью этих состояний является возможность их перемещения из одних областей кристалла в другие. Такое перемещение энергии возбуждения лежит в основе многих явлений, происходящих в кристаллах. Одно из них получило широкое практическое применение. Это сенсибилизированная люминесценция, возникновение которой зависит от эффективности миграции энергии возбуждения в кристалле. Представление о коллективных элементарных возбуждениях – экситонах, перемещающихся в кристаллах, сейчас с большим успехом используется в биофизике при исследовании процессов, связанных с переносом энергии в белковых молекулах.
Теоретические и экспериментальные исследования давыдовского расщепления в спектрах кристаллов широко развернулись в нашей стране и за рубежом.




Главная
КОСМОС
ЗЕМЛЯ
ЧЕЛОВЕК, БИОЛОГИЯ
ФИЗИКА, РАДИОАКТИВНОСТЬ
ХИМИЯ, МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
МЕХАНИКА, АВТОМАТИКА, ЭЛЕКТРОНИКА
МИРОЗДАНИЕ
Сайт создан в системе uCoz