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DF: Dielektrische Festkörper

DF 8: Gläser II

DF 8.9: Talk

Thursday, March 30, 2000, 17:50–18:10, H11

Skaleneigenschaften der Leitfähigkeitsspektren ionenleitender Gläser und das ’Random Barrier’-Modell — •B. Roling — Institut für Physikalische Chemie, Schlossplatz 4, 48149 Münster

Die Skaleneigenschaften der Leitfähigkeitsspektren ionenleitender Gläser liefern wertvolle Informationen über die Platzwechseldynamik der beweglichen Ionen [1-2]. Ein bemerkenswerter Befund ist hierbei, dass die Frequenzachse mit dem Langzeitdiffusionskoeffizienten der beweglichen Ionen skaliert werden muss, um eine Leitfähigkeitsmasterkurve zu erhalten. Dies zeigt, dass ein enger Zusammenhang zwischen den elementaren Platzwechselprozessen der Ionen und der langreichweitigen Diffusion besteht.

Ein bekanntes Modell zur Beschreibung der Ionendynamik in Gläsern ist das ’Random Barrier’-Modell. Die zentrale Modellannahme besteht darin, dass die Unordnung im Glas zu einer breiten Verteilung der Barrierenhöhen für die thermisch aktivierten Platzwechselprozesse der Ionen führt. Die Teilchendynamik in diesem Modell kann analytisch nicht exakt, sondern nur im Rahmen von Näherungen, wie z.B. der ’continuous-time random walk approximation’ oder der ’effective medium approximation’, berechnet werden [3]. Um für den Vergleich mit experimentellen Daten auch näherungsfreie Lösungen des Modells zu haben, wurde die Teilchendynamik im ’Random Barrier’-Modell mit Hilfe von Monte Carlo-Methoden simuliert. Dazu wurde ein spezieller Algorithmus verwendet, der Simulationen bei tiefen Temperaturen ermöglicht [4].

Die Simulationsergebnisse werden vorgestellt, und es wird diskutiert, welche Aspekte der Ionendynamik in Gläsern das ’Random Barrier’-Modell korrekt beschreibt und welche nicht.

[1] B. Roling, A. Happe, K. Funke, M. D. Ingram, Phys. Rev. Lett. 78 (1997) 2160. [2] B. Roling, Solid State Ionics 105 (1998) 185. [3] J. C. Dyre, J. Appl. Phys. 64 (1988) 2456. [4] B. Roling, Phys. Rev. B 61 (2000), in press.