Anisotropy of the elastic properties of Rb2SO4 crystals
DOI (Low Temperature Physics):
https://doi.org/10.1063/10.0046569Ключові слова:
crystal, anisotropy, elastic coefficients, Young’s modulus, bulk modulus, Poisson’s ratioАнотація
Досліджено пружні властивості кристалів Rb2SO4 за кімнатної температури. Виявлено виражену пружну анізотропію (з максимальною жорсткістю вздовж осі Y), а також відмінності між пружними коефіцієнтами, що свідчить про складний характер міжатомних взаємодій, зумовлений на-явністю жорстких тетраедричних груп [SO4]2–. Відзначено важливість урахування впливу поляризовності іонів рубідію (Rb⁺) та груп [SO4]2–, які мають значні електронні оболонки, що деформуються під дією механічного стискання кристала. Просторові розподіли модуля Юнга, модуля об’ємного стиску, модуля зсуву та коефіцієнта Пуассона розраховано в наближеннях Фойгта, Ройсса та Гілла. Оцінено ступінь анізотропії пружних властивостей кристала Rb2SO4 (Aᵁ = 0,405). Обчислено власні значення λᵢ матриці жорсткості, які використано для оцінювання механічної стійкості кристала.
Посилання
1. M. J. P. Musgrave, Crystal Acoustics (Introduction to the Study of Elastic Waves and Vibrations in Crystals) (Holden-day, San Francisco, 1970).
2. J. F. Nye, Physical Properties of Crystals: Their Representation by Tensors and Matrices (Clarendon Press, Oxford, 1985).
3. T. C. T. Ting, Anisotropic Elasticity: Theory and Applications (Oxford University Press, New York/Oxford, 1996).
4. D. Medyński, G. Lesiuk, and A. Burduk, Advanced crystalline materials, mechanical properties and innovative production systems, MDPI AG (2024).
5. R. E. Newnham, Properties of materials: Anisotropy, symmetry. structure (OUP, Oxford, 2005).
6. Y. Zhao, J. Hu, R. Liu et al Phys. Rev. Applied 23, 014031 (2025). https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.23.014031
7. A. Feldman and D. Horowitz, and R. M. Waxler. Appl. Optic. 16, 2925 (1977). https://doi.org/10.1364/AO.16.002925
8. R. M. Waxler and A. Feldman, Appl. Optic Eng. 19, 2481 (1980).
9. T. Sakane. Jpn. J. Appl. Phys. 13, No. 4, 739 (1974). https://doi.org/10.1143/JJAP.13.739
10. D. K. Biegelsen, Appl. Phys. Lett. 33, 51 (1974). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.33.51
11. H. E. Pettersen, J. Opt. Soc. Amer. 63(10), 1243 (1973). https://doi.org/10.1364/JOSA.63.001243
12. K. Veerabhadra Rao, and T. S. Narasimhamurty, J. Mater. Science 10, 1019 (1975). https://doi.org/10.1007/BF00823220
13. B. Mytsyk, Ukr. J. Phys. Opt. 4, 105 (2003). https://doi.org/10.3116/16091833/4/3/105/2003
14. S. Oseledchik, A. Prosvirnin, A. I. Pisarevskiy et. al., Opt. Mater. 4, 669 (1995).
15. A. Polian and M. Grimsdith, Phys. Rev. B 60, 1468 (1999). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.60.1468
16. S. K. Srivastava, J. Phys. Chem. Solids 67, 2275 (2006). https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2006.04.019
17. C. M. Flannery, E. Chilla, and S. Semenov, IEEE Ultrasonics Symposium. Proceedings. International Symposium (1999).
18. E. Chilla, C. M. Flannery, and H. J. Frohlich, J. Appl. Phys. 90, 6084 (2001). https://doi.org/10.1063/1.1409574
19. J. Wang, J. Zhang, H. Kong et al, Opt. Mater. 28, 1076 (2006). https://doi.org/10.1016/j.optmat.2005.06.008
20. L. Zeng, X. Zhou, X. Lu et al, MGE Advances 4, e70040 (2026).
21. V. Yo. Stadnyk, R. S. Brezvin, M. Ya. Rudysh, and P. A. Shchepanskyi, Opt. Spectr. 117, 756 (2014). https://doi.org/10.1134/S0030400X14110216
22. V. Yo. Stadnyk, M. O. Romanyuk, and R. S. Brezvin, Ferroelectrics 192, 203 (1997). https://doi.org/10.1080/00150199708216190
23. M. Ya. Rudysh, I. A. Pryshko, P. A. Shchepanskyi, V. Yo. Stadnyk, R. S. Brezvin, and Z. O. Kogut, Optik 269, 169875 (2022). https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2022.169875
24. P. E. Tomaszewski, Phase Transit. 38, 127 (1992). https://doi.org/10.1080/01411599208222899
25. O. Muller and R. Roy, The Major Ternary Structural Families (Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg; New York, 1974).
26. H. Vinchel, Optical Properties of Minerals: A Determinative Table. Optical Properties of Synthetic Minerals (Academic Press, 1965).
27. G. Grimvall, Thermophysical Properties of Materials (North Holland, Elsevier Amsterdam, New York, 1999).
28. V. M. Gaba, Acta Phys. Polon. A 117, 129 (2010). https://doi.org/10.12693/APhysPolA.117.129
29. I. A. Pryshko, I. S. Novosad, Z. O. Kogut et al, Low Temp. Phys. 50, 584 (2024) [Fiz. Nyzk. Temp. 50, 649 (2024)]. https://doi.org/10.1063/10.0026324
30. I. Pryshko, V. Stadnyk, and V. Salapak, Low Temp. Phys. 49, 1163 (2023) [Fiz. Nyzk. Temp. 49, 1279 (2023)]. https://doi.org/10.1063/10.0020870
31. V. Stadnyk, B. Andriyevsky, I. Pryshko et al, Opt. Mater. 157, 116320 (2024). https://doi.org/10.1016/j.optmat.2024.116320
32. S. J. Clark, M. D. Segall, C. J. Pickard et al, Crystalline Mater. 220, 567 (2005). https://doi.org/10.1524/zkri.220.5.567.65075
33. V. I. Anisimov and O. Gunnarsson, Phys. Rev. B 43, 7570 (1991). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.43.7570
34. W. Kohn and L. J. Sham, Phys. Rev. 140, A1133 (1965). https://doi.org/10.1103/PhysRev.140.A1133
35. C. L. Reis, J. M. Pacheco, and J. L. Martins, Phys. Rev. B 68, 155111 (2003). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.68.155111
36. P. Wisesa, K. A. McGill, and T. Mueller, Phys. Rev. B 93, 155109 (2016). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.93.155109
37. J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.3865
38. B. G. Pfrommer, M. Côté, S. G. Louie, and M. L. Cohen, J. Comp. Phys. 131, 233 (1997). https://doi.org/10.1006/jcph.1996.5612
39. B. Andrievsky, M. Jaskolski, V. Stadnyk et al, Comp. Mat. Sci. 77, 442 (2013). https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2013.06.048
40. V. Stadnyk, V. Gaba, B. Andrievsky, and Z. Kogut, Phys. Status Solidi 53, 131 (2011). https://doi.org/10.1134/S106378341101029X
41. B. Andrievsky, M. Romanyuk, and V. Stadnyk, J. Phys. Chem. Sol. 70, 1109 (2009). https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2009.06.007
42. T. S. Narasimhamurty, Photoelastic and Electro-Optic Properties of Crystals (Springer, 1981).
43. S. Haussühl, Acta Cryst. 18, 839 (1965). https://doi.org/10.1107/S0365110X65002062
44. L. Bergmann, Der Ultraschall und Seine Anwendung in Wissenschaft und Technik (Hirzel Verlag, 1954).
45. Google Scholar
46. J. B. Pfeiffer, Y. Kaufman, and K. H. Wagner, AIP Conf. Proc. 1600, 377 (2014). https://doi.org/10.1063/1.4879605
47. S. V. Marx and R. O. Simmons, Rev. Sci. Instr. 55, 1620 (1984). https://doi.org/10.1063/1.1137628
