Досліджено термодинамічні й електрофізичні властивості двовимірного кулонівського газу, зокрема, його рівняння стану та переходу діелектрик - провідник. Встановлено, що внаслідок кулонівської взаємодії у певній області станів системи аніони та катіони об'єднуються в квадрупольні пари, які утворюють квадрупольні кластери та мультимери більш високого порядку. Розподіл дипольних пар і квадрупольних кластерів у площині густина - температура досліджено за допомогою рівняння хімічної рівноваги. Хімічні потенціали компонентів розраховано у тому ж наближені (Ван дер Ваальса), в якому побудовано рівняння стану для суміші квадрупольних кластерів і дипольних пар. Виявлено, що крива співіснування пара - рідина розташована в області, утвореній розведеним розчином дипольних пар в сукупності квадрупольних кластерів. У наближенні жорстких дипольних пар і квадрупольних кластерів побудовано бінодаль і спінодаль кулонівського газу. Показано, що координати критичної точки типу рідина - пара добре узгоджуються з результатами комп'ютерних розрахунків. Досліджено теплові збудження квадрупольних кластерів. Встановлено, що з п'яти незалежних коливальних мод одна має гармонічний характер, дві є м'якими (обумовлені ангармонічними силами) та ще дві моди відповідають коливанням, спорідненим підстрибуванням сферичної кульки над металічною плиткою у полі земного тяжіння. Показано, що температура дисоціації квадрупольних кластерів внаслідок збудження їх коливальних ступенів свободи у розрідженому кулонівському газі майже точно співпадає з температурою Костерліца - Таулеса переходу діелектрик - провідник. Розглянуто залежність температури дисоціації квадрупольних кластерів від густини, що обумовлена електростатичною мультипольною взаємодією між ними. Встановлено, що дисоціація квадрупольних кластерів супроводжується виникненням провідності. Побудовано у даний спосіб лінію переходу діелектрик - провідник, що якісно відтворює результати комп'ютерних експериментів. У межах канонічного підходу досліджено поведінку діелектричної проникненості кулонівського газу у його паровій і рідкій фазах. Множину точок, в яких діелектрична проникність системи прямує до нескінченності, визначено як лінію переходу до плазмоподібного стану. Досліджено діелектричну проникненість системи м'яких дипольних пар і збуджених квадрупольних кластерів. Показано, що зростання діелектричної проникності системи м'яких дипольних пар до нескінченності співпадає з межею їх стійкості. Розглянуто залежність рівняння стану системи від показника крутості потенціалу відштовхування між аніонами та катіонами.

  Завантажити