Anharmonicity in the surface and size effects in the specific heat of linear chains

Abstract

Contributions of anharmonicity to the size and surface effects in the specific heat of the monatomic linear chain are investigated with anharmonic perturbation theory for small to intermediate number of atoms and for temperatures from 0 K up to 0, , the zero-temperature Debye temperature. It is shown that the surface specific heat Cs can reliably be extracted for chaiis of intermediate particle number, although size effects are still quite appreciable for chains of as many as 60 atoms. The main effects of anharmonicity in the surface specific heat (as compared to that of a harmonic chain) are a small peak a t T = 0.090, and a linear increase with T for T 2 0.70,.Fiir eine kleine bis mittlere Zahl von Atomen und fiir Temperaturen zwischen OK und 0, , der Nullpunkts-Debye-Temperatur, werden die anharmonischen Beitriige zum Size-und Oberflacheneffekt der spezifischen Wjirme einer monoatomaren Kette mit anharmonischer Storungsthcorie untersucht. Es wird gezeigt, daB die spezifische Oberfliichenwiirme Cs zuverliissig fur Ketten mit mittlerer Teilchenzahl erhalten werden kann, obwohl die SizeEffekte noch fur Ketten von bis zu 50 Atomen betriichtlich ist. Die Haupteffekte der Anharmonizitiit in der spezifischen Oberflachenwiirme (verglichen mit der harmonischen Kette) sind ein kleines Maximum bei T x 0,090, und ein linearer Anstieg mit T fiir T 2 0,70,.