Et uordnet system er et kondenseret makroskopisk system , hvor der ikke er nogen lang rækkefølge i arrangementet af partikler. Uordnede systemer omfatter især væsker , amorfe og glasagtige stoffer. På trods af fraværet af langtrækkende orden kan kortrækkende orden bevares i sådanne systemer [1] .
En vigtig regelmæssighed af uordnede systemer er egenskaben af rumlig homogenitet i gennemsnit og fraværet af korrelation mellem værdierne af de mængder, der karakteriserer uordenen i systemet på punkter, der er uendeligt fjerne fra hinanden. Konsekvensen af dette er selvgennemsnittet af specifikke omfattende mængder. Det er disse mængder, der karakteriserer de eksperimentelt observerede fysiske egenskaber ved forstyrrede systemer.
Uordnede systemers fysik er en af de vigtigste grene af det kondenserede stofs fysik .
En ideel krystal , som generelt består af atomer af flere slags, er kendetegnet både ved den geometriske regelmæssighed af alle atomers position ( translationssymmetri ) og ved regelmæssigheden af arrangementet af atomer af forskellig art (sammensætningsrækkefølge). Med dette i tankerne kan der skelnes mellem to mulige typer lidelser i uordnede systemer.
1. Kompositionsforstyrrelse.
I tilfælde af kompositionsforstyrrelser bevares translationssymmetrien , men det regelmæssige arrangement af atomer af forskellige typer krænkes. Denne type lidelse kaldes almindeligvis kompositorisk. Et eksempel kan være en binær metallegering, hvor atomer af den ene eller anden art kan være placeret i gitterstederne med en vis sandsynlighed .
2. Translationel lidelse.
I tilfælde af translationel lidelse er der ingen translationel symmetri af rammen, dvs. der er ingen lang rækkefølge, selvom den korte rækkefølge er bevaret. Denne type lidelse kaldes undertiden strukturel eller topologisk lidelse . For eksempel, i strukturer med tetraedrisk koordination, kan fraværet af langrækkende orden skyldes det tilfældige arrangement af individuelle tetraedre , som adskiller sig fra deres korrekte arrangement i krystallen.
I uordnede systemer kan krænkelse af lang rækkefølge skyldes kompositorisk, translationel eller begge typer forstyrrelser.
På grund af fraværet af lang rækkefølge kan man ikke direkte bruge det matematiske apparat udviklet til krystaller til at beskrive de fysiske egenskaber af uordnede systemer. Strengt taget er de fleste uordnede systemer i en termodynamisk ikke-ligevægtstilstand . Ikke desto mindre, for uordnede systemer, eksisterer der næsten altid en relativt stiv ramme, som består af atomer og ioner , mod hvilke dynamikken i hurtige frihedsgrader - ledningselektroner, langbølgelængdefononer osv. er stor sammenlignet med den karakteristiske tid for hurtige processer. For eksempel i en metallisk væske er positionerne af ioner i hvert tidspunkt af tiden i ligevægt for lys og følgelig mobile ledningselektroner.
De elektriske og optiske egenskaber ved uordnede systemer skyldes i høj grad de egenskaber, der er fælles for alle uordnede systemer - fraværet af rumlig periodicitet af ladningsbærernes potentielle energi og tilstedeværelsen af et tilfældigt felt i det [2] . Vigtigt i moderne fysik af forstyrrede systemer er holdningen til lokalisering af elektroner i sådanne systemer. Det er baseret på de grundlæggende ideer om energispektret, kinetiske og andre elektroniske fænomener i sådanne systemer. Denne holdning blev først formuleret af F. Anderson i 1958 [3] og senere udviklet af N. Mott , som formulerede de grundlæggende love i den elektroniske teori om uordnede systemer [4] .
I uordnede systemer ændres potentialet for det elektriske felt , hvori elektronerne bevæger sig, tilfældigt. Elektroner, hvis energi er mindre end den maksimale værdi af potentialet, er lokaliseret i potentielle brønde dannet af et tilfældigt felt. Hvis lokaliseringslængden er lille sammenlignet med afstanden mellem lokaliseringscentre, kan en elektron fra en potentiel brønd overføres ved termiske vibrationer af atomer til en tilstødende potentialbrønd, hvor lokaliserede tilstande med lignende energier kan eksistere. Denne overførsel af elektroner kaldes hoppetransport og realiseres for eksempel i amorfe halvledere. Et andet træk ved elektronoverførsel i uordnede medier skyldes eksistensen af en kritisk koncentration af urenheder, hvor lederen ved nultemperatur bliver til et dielektrikum . Uordnede medier udviser også kvantemekaniske fænomener, der ikke er karakteristiske for krystaller, især fænomenerne svag lokalisering og interelektronisk interferens, som blandt andet fører til udseendet i sådanne materialer med negativ magnetoresistens , unormal opførsel af elektrisk modstand med temperatur , en stigning i intensiteten af lysspredning tilbage i kolloide opløsninger (svag lokalisering af elektromagnetiske bølger [5] ) osv.