A rendezetlen rendszer egy sűrített makroszkopikus rendszer , amelyben a részecskék elrendezésében nincs hosszú távú rend . A rendezetlen rendszerek közé tartoznak különösen a folyadékok , amorf és üveges anyagok. A nagy hatótávolságú rend hiánya ellenére az ilyen rendszerekben meg lehet őrizni a rövid távú rendet [1] .
A rendezetlen rendszerek fontos szabályszerűsége az átlagos térbeli homogenitás tulajdonsága, valamint a rendszer rendezetlenségét jellemző mennyiségek értékei közötti korreláció hiánya egymástól végtelenül távoli pontokon. Ennek következménye konkrét extenzív mennyiségek önátlagolása. Ezek a mennyiségek jellemzik a rendezetlen rendszerek kísérletileg megfigyelt fizikai tulajdonságait .
A rendezetlen rendszerek fizikája a kondenzált anyag fizikájának egyik legfontosabb ága .
Egy ideális kristályt , amely általában többféle atomból áll, mind az összes atom helyzetének geometriai szabályossága ( transzlációs szimmetria ), mind a különböző típusú atomok elrendezésének szabályossága (összetételi sorrend) jellemzi. Ezt szem előtt tartva a rendezetlen rendszerekben két lehetséges zavartípus különböztethető meg.
1. Kompozíciós zavar.
Kompozíciós rendezetlenség esetén a transzlációs szimmetria megmarad, de a különböző típusú atomok szabályos elrendezése sérül. Ezt a fajta rendellenességet általában kompozíciósnak nevezik. Példa lehet egy bináris fémötvözet, amelynek rácshelyein bizonyos valószínűséggel ilyen vagy olyan atomok helyezkedhetnek el.
2. Translációs zavar.
Translációs zavar esetén nincs transzlációs szimmetria a keretnek, azaz nincs hosszú távú sorrend, bár a rövid távú sorrend megmarad. Ezt a fajta rendellenességet néha strukturális vagy topológiai rendellenességnek is nevezik . Például a tetraéderes koordinációjú struktúrákban a nagy hatótávolságú rend hiánya az egyes tetraéderek véletlenszerű elrendezésének tudható be , amely eltér a kristályban való helyes elrendezésüktől.
Rendetlen rendszerekben a hosszú távú sorrend megsértése összetételi, transzlációs vagy mindkét típusú rendellenesség következménye lehet.
A nagy hatótávolságú rend hiánya miatt nem lehet közvetlenül felhasználni a kristályokhoz kifejlesztett matematikai apparátust rendezetlen rendszerek fizikai tulajdonságainak leírására. Szigorúan véve a legtöbb rendezetlen rendszer termodinamikailag nem egyensúlyi állapotban van . Ennek ellenére a rendezetlen rendszerek esetében szinte mindig létezik egy viszonylag merev, atomokból és ionokból álló váz, amellyel szemben a gyors szabadsági fokok dinamikája - vezetési elektronok, hosszú hullámhosszú fononok stb. - nagy a gyors jellemző idejéhez képest. folyamatokat. Például egy fémes folyadékban az ionok helyzete minden pillanatban egyensúlyban van a fény és ennek megfelelően a mozgó vezetési elektronok számára.
A rendezetlen rendszerek elektromos és optikai tulajdonságai nagymértékben az összes rendezetlen rendszerben közös jellemzőknek köszönhetők - a töltéshordozók potenciális energiájának térbeli periodicitásának hiánya és egy véletlenszerű mező jelenléte benne [2] . A rendezetlen rendszerek modern fizikájában fontos az elektronok lokalizációjával kapcsolatos álláspont az ilyen rendszerekben. Az ilyen rendszerek energiaspektrumával, kinetikai és egyéb elektronikus jelenségeivel kapcsolatos alapgondolaton alapul . Ezt az álláspontot először F. Anderson fogalmazta meg 1958-ban [3] , majd később N. Mott dolgozta ki , aki megfogalmazta a rendezetlen rendszerek elektronelméletének alapvető törvényeit [4] .
Rendetlen rendszerekben az elektromos tér potenciálja , amelyben az elektronok mozognak, véletlenszerűen változik. Azok az elektronok, amelyek energiája kisebb, mint a potenciál maximális értéke, véletlenszerű mező által alkotott potenciálkutakban lokalizálódnak. Ha a lokalizációs hossz a lokalizációs centrumok távolságához képest kicsi, akkor a potenciálkútból egy elektron az atomok termikus rezgéseivel átvihető egy szomszédos potenciálkútba, amelyben hasonló energiájú lokalizált állapotok létezhetnek. Ezt az elektronátvitelt ugrástranszportnak nevezik, és például amorf félvezetőkben valósul meg. A rendezetlen közegben az elektrontranszfer másik jellemzője a szennyeződések kritikus koncentrációjának megléte, amelynél a vezető nulla hőmérsékleten dielektrikummá alakul . A rendezetlen közegek olyan kvantummechanikai jelenségeket is mutatnak, amelyek nem jellemzőek a kristályokra, különösen a gyenge lokalizáció és az interelektronikus interferencia jelenségei, amelyek többek között negatív mágneses ellenállás megjelenéséhez, elektromos ellenállás anomális viselkedéséhez vezetnek a hőmérséklet függvényében . , a visszaszórás fény intenzitásának növekedése kolloid oldatokban (elektromágneses hullámok gyenge lokalizációja [5] ), stb.