Plenarvorträge - DPG-Tagungen

Metallphysik Donnerstag
M 28 Hauptvortrag Jörg Bilgram
Zeit: Donnerstag 14:00–14:30 Raum: H16
Hauptvortrag M 28.1 Do 14:00 H16
Noble gases as model systems to study solidification behaviour
of metals — •J.H. Bilgram — Laboratorium für Festkörperphysik,
ETH, CH 8093 Zürich (Switzerland)
Rare gases have low melting entropy and form a ”simple liquid” similar
to metals and can therefore be used as model substances to simulate
transparent metals. In these systems the solidification process can be
M 29 Quasikristalle I
studied in situ. Two new features have been introduced into the study of
solidification by model experiments: 1.) the study of various morphologies
and morphological transitions, and 2.) the possibility to reconstruct
the shapes of transparent 3D objects. Morphology changes seem to lead
to an explanation of grain refinement in metals. The determination of the
3D shape of objects formed during freezing provides for the first time the
possibility to determine 3D shape parameters necessary to apply theories
in casting processes.
Zeit: Donnerstag 14:45–16:00 Raum: H16
M 29.1 Do 14:45 H16
Force-Matched EAM Potentials for Decagonal AlNiCo —
•Peter Brommer and Franz Gähler — Universität Stuttgart,
Institut für Theoretische und Angewandte Physik, 70550 Stuttgart
Aluminum mobility in decagonal AlNiCo displays interesting peculiarities.
At 80 % of the melting temperature some aluminum atoms
can move around the quasicrystal, while others remain firmly locked in
place. Molecular dynamics simulations can offer insights into the dynamics
of this system. Ideally one would use ab-initio methods to evaluate
the many-body quantum mechanical equations, but those methods are
limited to a few hundred atoms. On the other hand, the application
of effective potentials allows much larger systems. Then the problem is
to find suitable potentials, which are not available for complex systems
like quasicrystals. Force Matching is a way to derive effective potentials
from quantum-mechanical input data, thereby combining the advantages
of the two methods. The idea is that a potential that reproduces the
forces correctly also yields the correct dynamics. The application of this
method to the decagonal AlNiCo quasicrystalline phase is described and
test simulations with the derived potentials will be presented.
M 29.2 Do 15:00 H16
Phason-elastische Energie eines Modellquasikristalls — •Ulrich
Koschella, Franz Gähler, Johannes Roth und Hans-Rainer
Trebin — Universität Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte
Physik, Pfaffenwaldring 57/VI, 70550 Stuttgart
Wir betrachten die phason-elastische Energie eines zweidimensionalen
binären Modellquasikristalls mit Paarwechselwirkungen bei Temperatur
null. Indem wir die Häufigkeiten der auftretenden atomaren
Abstände über die zugehörigen Akzeptanzbereiche berechnen, können wir
die phason-elastische Energie als Funktion der phasonischen Verzerrung
bestimmen, parametrisiert durch die Paarpotentialwerte an den auftretenden
Abständen.
Bis zu einem relativ großen Abschneideradius ist die phason-elastische
Energie eine quadratische Form in der phasonischen Verzerrung, wie von
der erweiterten linearen Elastizitätstheorie beschrieben. Durch Analyse
der phason-elastischen Konstanten können Aussagen über die Gestalt der
Potentiale gemacht werden, die den Quasikristall stabilisieren.
Erst bei sehr großen Wechselwirkungsradien kommen nicht-analytische
Terme in der phason-elastischen Energie ins Spiel, wie sie von der locked
state Theorie vorausgesagt werden [1]. Es wird diskutiert, inwieweit damit
ein atomares Modell mit locked state Verhalten verwirklicht werden
kann.
[1] H.-C. Yeong und P. J. Steinhardt, Phys. Rev. B 48 (1993) 9394.
M 29.3 Do 15:15 H16
Spectral Properties and Anomalous Diffusion in Octonacci Quasicrystals
— •Viktor Cerovski 1 , Uwe Grimm 2 , and Michael
Schreiber 1 — 1 Institute für Physik, Technische Universität, D-09107
— 2 The Open University, Applied Mathematics Dept., Milton Keynes,
MK7 6AA, UK
Properties of the spectrum and characteristics of the eigenstates as well
as the anomalous diffusion in octonacci quasicrystals in d = 1, 2, and 3
dimensions are studied using large-scale numerical calculations of the return
probability C(t) and the spreading of the wavepacket d(t) for various
values of the hopping strength v. In all dimensions we find C(t) ∼ t −δ ,
with δ < 1 in d = 1 and a crossover from δ < 1 to δ = 1 when v is varied
in d = 2, 3, which is related to the change of spectrum from singular
continuous to absolute continuous. The obtained scaling d(t) ∼ t −β with
0 < β(v) < 1 corresponds to the anomalous diffusion, and the values of
the exponent suggest that β is dimensionally independent. We show a
numerical experiment illustrating some unusual features of the anomalous
diffusion of a particle in quasiperiodic systems, such as spreading of
the wave packet via a hierarchical sequence of stages in which the packet
almost remains localized, as well as the system sensitivity to the position
at which a single impurity is added.
M 29.4 Do 15:30 H16
Crack propagation in icosahedral quasicrystals — •Frohmut
Rösch 1 , Christoph Rudhart 1 , Peter Gumbsch 2,3 , and Hans-
Rainer Trebin 1 — 1 Universität Stuttgart, Institut für Theoretische
und Angewandte Physik, 70550 Stuttgart — 2 Universität Karlsruhe, Institut
für die Zuverlässigkeit von Bauteilen und Systemen, 76131 Karlsruhe
— 3 Fraunhofer Institut für Werkstoffmechanik, 79194 Freiburg
We present numerical experiments on the propagation of mode I cracks
in a three dimensional icosahedral model quasicrystal. In particular, the
dependence on the plane structure and the influence of clusters have
been investigated. For this purpose samples in different orientations are
endowed with atomically sharp seed cracks and subsequently loaded by
linear scaling of the displacement field. The response of the system is
then monitored by molecular dynamics simulations.
Brittle fracture without any crack tip plasticity is observed. The fracture
surfaces turn out to be rough on the scale of the clusters. These
are not strictly avoided, but to some extent intersected by the dynamic
crack. However, compared to the flat seed cracks the clusters are cut less
often. Hence the roughness of the crack surfaces can be attributed to
the clusters, whereas the constant average heights of the fracture surfaces
reflect the plane structure of the quasicrystal. Moreover a distinct
anisotropy with respect to the in-plane propagation direction is found.
M 29.5 Do 15:45 H16
Diffusion in ikosaedrischen und dekagonalen Quasikristallen
und einem Approximanten — •Robert Galler 1 , Stefan
Flege 2 und Helmut Mehrer 1 — 1 Institut für Materialphysik,
Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Wilhelm-Klemm-Straße 10,
48149 Münster — 2 TU Darmstadt, FB Material- und Geowissenschaften,
FG Chemische Analytik, Petersenstraße 23, 64287 Darmstadt
Unsere Untersuchungen zur Diffusion von 65 Zn in ikosaedrischen
ZnMgY Quasikristallen und einem hexagonalen ZnMgY Approximanten
wurden mit der Radiotracermethode durchgeführt. Die Profilanalyse
erfolgte durch Präzisionsschleifen bzw. Sputtern bei kurzer Eindringtiefe.
Die Ergebnisse werden mit früheren Messungen in I-ZnMgHo sowie mit
Literaturdaten zur Zn-Selbstdiffusion diskutiert.
Zudem wurde die Diffusion von Ga in einkristallinen dekagonalen Quasikristallen
mit der Tracermethode untersucht. Die Eindringprofile der
Isotope 69 Ga und 71 Ga wurden mittels SIMS analysiert. Wir diskutieren
die Ergebnisse zusammen mit früheren Experimenten zur Selbstdiffusion
von Co und Ni in D-AlNiCo und MD-Simulationen von Gähler und
Hocker zur Selbstdiffusion von Al in D-AlNiCo.