Аннотация:
Сегнетоэлектрики с водородной связью отличаются двумя устойчивыми положениями атома водорода вдоль связи, соответствующими разным знакам сегнетоэлектрической поляризации. В данной работе поверхность потенциальной энергии для атома водорода вдоль водородной связи в KH$_2$PO$_4$ (KDP) рассчитывается с помощью теории функционала плотности (DFT) при фиксированных положениях других атомов решетки, соответствующих сегнетоэлектрической фазе. Данный потенциал имеет один минимум и сильно асимметричен для моды $A_1$, в отличие от двухъямного потенциала, рассчитанного при отрелаксированных положениях атомов решетки. Энергия возбуждения для атомов водорода в этом потенциале близка к частотам валентных ОН-колебаний, полученным с помощью DFT в гармоническом приближении, достаточность которого для легких атомов, однако, заранее не очевидна. В результате при дейтерировании частоты изменяются аналогичным образом, что согласуется с экспериментальными данными. В то же время, частоты валентных ОН-колебаний смягчаются под давлением, что весьма необычно и отражает наличие двух устойчивых положений протона вдоль связи. Данные результаты могут быть применимы и к другим материалам с водородными связями.
Ключевые слова:
водородные связи, валентные OH-колебания, поверхность потенциальной энергии, сегнетоэлектрики, KH$_2$PO$_4$.
Поступила в редакцию: 12.11.2025 Исправленный вариант: 10.12.2025 Принята в печать: 10.12.2025
Полный текст:
PDF файл (399 kB)