Boson peak in transitionally ordered and orientationally disordered phases

Abstract

Los vidrios y cristales desordenados han sido objeto de debate debido a su comportamiento anormal en sus propiedades dieléctricas y termodinámicas. En el siguiente trabajo, se ha estudiado un conjunto de dos muestras que consisten en cristales orientacionalmente desordenados pero ordenados traslacionalmente para analizar sus modos vibratorios excesivos con respecto al modelo de Debye, también llamado Boson Peak, a diferentes temperaturas. Los dos materiales considerados son el pentacloronitrobenceno (PCNB) y el 1-fluoroadamantano (1-FAda) y se analizarán mediante un sistema de time-domain-spectroscopy THz (THz-TDS). Ambos presentan anomalías vítreas y nuestros resultados muestran cómo una cantidad mínima de desorden en las redes ordenadas traslacionalmente revela la presencia de fonones ópticos de baja energía (vibraciones colectivas) que se hibridan con los fonones acústicos ordinarios, dando sitio a un exceso de estados vibratorios que produce la emergencia de Boson Peak.

Els vidres i cristalls desordenats han estat objecte de debat a causa del seu comportament anormal en les seves propietats dielèctriques i termodinàmiques. En el següent treball, s'ha estudiat un conjunt de dues mostres que consisteixen en cristalls orientacionalment desordenats però ordenats translacionalment per a analitzar el seu excés de modes vibracionals respecte al model de Debye, també anomenat Boson Peak, a diferents temperatures. Els dos materials considerats són el pentacloronitrobenzè (PCNB) i l'1-fluoroadamantà (1-FAda) i s'analitzaran mitjançant un sistema de time-domain-spectroscopy THz (THz-TDS). Tots dos presenten anomalies vítries i els nostres resultats mostren com una quantitat mínima de desordre en les xarxes ordenades translacionalment revela la presència de fonons òptics de baixa energia (vibracions col·lectives) que s'hibriden amb els fonons acústics ordinaris, donant lloc a un excés d'estats vibracionals que produeix la emergència de Boson Peak.

Disordered crystals and glasses have been subject of debate because of its abnormal behavior on their dielectric and thermodynamical properties. In the following work a set of two samples consisting on orientationally disordered but translationally ordered crystals have been studied in order to analyze their excess vibrational modes with respect to the Debye model, also called Boson Peak, at different temperatures. The two materials considered are Pentachloronitrobenzene (PCNB) and 1-Fluoroadamantane (1-FAda) and will be analysed by means of with a THz-Time Domain Spectroscopy system (THz-TDS). They both present glassy anomalies and our results show how a minimal amount of disorder in the translationally ordered lattices gives out the presence of low-energy optic phonons (collective vibrations) that hybridize with the ordinary acoustic phonons, producing an excess of vibrational states that gives rise to the Boson Peak.