Ett oordnat system är ett kondenserat makroskopiskt system där det inte finns någon ordning på lång räckvidd i arrangemanget av partiklar. Oordnade system inkluderar i synnerhet vätskor , amorfa och glasaktiga substanser. Trots frånvaron av ordning på lång räckvidd kan ordning på kort räckvidd bevaras i sådana system [1] .
En viktig regelbundenhet hos störda system är egenskapen för rumslig homogenitet i genomsnitt och frånvaron av korrelation mellan värdena för de kvantiteter som kännetecknar störningen i systemet på punkter som är oändligt långt från varandra. Konsekvensen av detta är självgenomsnittet av specifika omfattande kvantiteter. Det är dessa kvantiteter som kännetecknar de experimentellt observerade fysiska egenskaperna hos störda system.
Fysiken i oordnade system är en av de viktigaste grenarna av den kondenserade materiens fysik .
En idealisk kristall , som i allmänhet består av atomer av flera slag, kännetecknas både av den geometriska regelbundenhet i positionen för alla atomer ( translationssymmetri ) och av regelbundenhet i arrangemanget av atomer av olika slag (sammansättningsordning). Med detta i åtanke kan två möjliga typer av störningar särskiljas i oordnade system.
1. Kompositionsstörning.
Vid kompositionsstörning bevaras translationssymmetrin , men det regelbundna arrangemanget av atomer av olika typer bryts. Denna typ av störning kallas vanligtvis för sammansättning. Ett exempel kan vara en binär metallegering, i gitterställena där atomer av ett eller annat slag kan lokaliseras med en viss sannolikhet .
2. Translationell störning.
I fallet med translationsstörning finns det ingen translationell symmetri av ramverket, d.v.s. det finns ingen långdistansordning, även om kortdistansordningen bevaras. Denna typ av störning kallas ibland för strukturell eller topologisk störning . Till exempel, i strukturer med tetraedrisk koordination, kan frånvaron av långdistansordning bero på det slumpmässiga arrangemanget av individuella tetraedrar , som skiljer sig från deras korrekta arrangemang i kristallen.
I oordnade system kan överträdelse av långvägsordning bero på kompositions-, translationell eller båda typerna av störningar.
På grund av frånvaron av ordning på lång räckvidd kan man inte direkt använda den matematiska apparatur som utvecklats för kristaller för att beskriva de fysiska egenskaperna hos oordnade system. Strängt taget är de flesta oordnade system i ett termodynamiskt icke-jämviktstillstånd . Ändå, för oordnade system, finns det nästan alltid en relativt stel ram, som består av atomer och joner , mot vilka dynamiken hos snabba frihetsgrader - ledningselektroner, långvåglängdsfononer , etc. stor jämfört med den karakteristiska tiden för snabba processer. Till exempel, i en metallisk vätska är positionerna för jonerna vid varje tidpunkt i jämvikt för ljus och följaktligen rörliga ledningselektroner.
De elektriska och optiska egenskaperna hos oordnade system beror till stor del på de egenskaper som är gemensamma för alla oordnade system - frånvaron av rumslig periodicitet för den potentiella energin hos laddningsbärare och närvaron av ett slumpmässigt fält i den [2] . Viktigt i modern fysik av oordnade system är ställningen till lokaliseringen av elektroner i sådana system. Den bygger på de grundläggande idéerna om energispektrum, kinetiska och andra elektroniska fenomen i sådana system. Denna ståndpunkt formulerades först av F. Anderson 1958 [3] och utvecklades senare av N. Mott , som formulerade de grundläggande lagarna för den elektroniska teorin om störda system [4] .
I oordnade system ändras potentialen för det elektriska fältet , där elektronerna rör sig, slumpmässigt. Elektroner vars energi är mindre än potentialens maximala värde är lokaliserade i potentiella brunnar som bildas av ett slumpmässigt fält. Om lokaliseringslängden är liten jämfört med avståndet mellan lokaliseringscentra, kan en elektron från en potentiell brunn överföras genom termiska vibrationer av atomer till en intilliggande potentiell brunn, i vilken lokaliserade tillstånd med liknande energier kan existera. Denna överföring av elektroner kallas hopptransport och realiseras till exempel i amorfa halvledare. En annan egenskap hos elektronöverföring i oordnade medier beror på förekomsten av en kritisk koncentration av föroreningar, vid vilken ledaren vid nolltemperatur förvandlas till ett dielektrikum . Oordnade medier uppvisar också kvantmekaniska fenomen som inte är karakteristiska för kristaller, i synnerhet fenomenen med svag lokalisering och interelektronisk interferens, vilket bland annat leder till uppkomsten i sådana material av negativ magnetoresistans , onormalt beteende av elektriskt motstånd med temperatur , en ökning av intensiteten av ljusspridning tillbaka i kolloidala lösningar (svag lokalisering av elektromagnetiska vågor [5] ), etc.