Polaron in constant electric field. Generation of coherent lattice vibrations

Abstract

Подробно рассмотрено поведение полярона на решетке в постоянном электрическом поле. Для описания полярона использовано приближение Су-Шриффере-Хигера. Два типа параметров гамильтониана соответствуют полиацетилену (ПА) и ДНК. Различные начальные условия (способ включения электрического поля и его стационарное значение, начальная скорость полярона и др.) существенно влияют на динамику полярона. В некоторых случаях полярон оказывается устойчивым даже, если его полный заряд меньше единицы. В стационарных условиях, когда в электрическом поле полярон движется с постоянной скоростью, энергия взаимодействия движущегося заряда с электрическим полем превращается в когерентные колебания решетки. Эти устойчивые колебания могут охватывать несколько тысяч узлов решетки. Волновое число и частота колебаний слабо зависят от напряженности приложенного электрического поля. Частоты генерируемых колебаний ~ 3·10 13 Hz Гц и 2·10 12 Hz Гц для ПА и ДНК, соответственно. Таким образом, решеточный полярон играет роль генератора когерентных колебаний решетки. Оказалось, что подобными генерирующими свойствами обладает практически любое движущееся локальное возбуждение. Предложенная модель "демона" подтверждает эти предположение.