Переход Березинского—Костерлица—Таулеса и двумерное плавление
В.Н. Рыжов,
Е.Е. Тареева,
Ю.Д. Фомин,
Е.Н. Циок Институт физики высоких давлений Российской академии наук им. Л.Ф. Верещагина, Калужское шоссе 14, Троицк, Москва, 108840, Российская Федерация
Подробно изложены основные положения теории фазовых переходов в плоских вырожденных системах (переходов Березинского—Костерлица—Таулеса—БКТ). Обсуждаются механизмы перехода, применение метода ренормализационной группы для его описания, а также возможные изменения сценария перехода в зависимости от энергии ядра топологического дефекта, в частности, в применении к тонким сверхпроводящим плёнкам. Проведён анализ различных сценариев плавления двумерных систем, современного состояния реальных экспериментов и компьютерного моделирования в данной области. Если в трёхмерном случае плавление всегда происходит посредством перехода первого рода, то в двумерном, как показано Хальпериным, Нельсоном и Янгом, система может плавиться посредством двух непрерывных переходов типа БКТ, при этом в ней возникает промежуточная гексатическая фаза,
характеризуемая квазидальним ориентационным порядком. Однако в системе также может реализоваться фазовый переход первого рода. Недавно был предложен ещё один, отличающийся от такового в рамках теории Березинского—Костерлица—Таулесса—Хальперина—Нельсона—Янга, сценарий плавления, согласно которому плавление может происходить посредством двух переходов: непрерывного перехода типа БКТ твёрдое тело—гексатическая фаза и последующего перехода первого рода гексатическая фаза—изотропная жидкость. Особое внимание уделено зависимости сценария плавления от вида потенциала и влиянию случайного пиннинга на двумерное плавление. В частности, показано, что случайный пиннинг может принципиально изменить сценарий плавления в случае перехода первого рода. Рассмотрено плавление систем с потенциалами с отрицательной кривизной в области отталкивания, которые успешно применяются для описания аномальных свойств воды в трёх и двух измерениях.
Ключевые слова: двумерные системы, переход Березинского—Костерлица—Таулеса, сверхтекучие плёнки, сверхпроводящие плёнки, XY-модель, двумерные кристаллы, топологические дефекты, вихри, дислокации, дисклинации, гексатическая фаза, двумерное плавление, теория Березинского—Костерлица—Таулеса—Хальперина—Нельсона—Янга, переход первого рода PACS:02.70.Ns, 05.70.Ln, 64.10.+h, 64.60.Ej, 64.70.D− (все) DOI:10.3367/UFNr.2017.06.038161 URL: https://ufn.ru/ru/articles/2017/9/a/ 000417704200001 2-s2.0-85040965639 2017PhyU...60..857R Цитата: Рыжов В Н, Тареева Е Е, Фомин Ю Д, Циок Е Н "Переход Березинского—Костерлица—Таулеса и двумерное плавление" УФН187 921–951 (2017)
PT Journal Article
TI Berezinskii—Kosterlitz—Thouless transition and two-dimensional melting
AU Ryzhov V N
FAU Ryzhov VN
AU Tareyeva E E
FAU Tareyeva EE
AU Fomin Yu D
FAU Fomin YD
AU Tsiok E N
FAU Tsiok EN
DP 10 Sep, 2017
TA Usp. Fiz. Nauk
VI 187
IP 9
PG 921-951
RX 10.3367/UFNr.2017.06.038161
URL https://ufn.ru/ru/articles/2017/9/a/
SO Usp. Fiz. Nauk 2017 Sep 10;187(9):921-951
Поступила: 15 мая 2017, доработана: 23 июня 2017, одобрена в печать: 29 июня 2017