KIP-Veröffentlichungen

Die Tieftemperatureigenschaften amorpher Festkörper werden durch atomare Tunnelsysteme bestimmt. Durch das darauf beruhende phänomenologische Standardtunnelmodell können zahlreiche Eigenschaften von Gläsern bei tiefen Temperaturen beschrieben werden. In früheren Messungen der dielektrischen Permittivität bei einigen kHz wurde beobachtet, dass das Anlegen eines großen elektrischen Feldes an die Probe zu einem abrupten Anstieg und einer darauffolgenden Abnahme der dielektrischen Funktion in der Zeit führt. Dieses Verhalten konnte nur mit einer Erweiterung des Standardtunnelmodells erklärt werden, welche die dipolare Wechselwirkung zwischen den Tunnelsystemen miteinbezieht.

Mit einem neuartigen LC-Schwingkreis, bei dem sich die Proben als Dielektrikum in den Plattenkondensatoren befinden, welche wiederum in einer Wheatstone-Brückenschaltung angeordnet sind, kann ein elektrisches Bias-Feld, getrennt von Anregungs- und Detektionszweig, an die Proben angelegt werden. Über eine Brückendiagonale ist die Ausleseelektronik induktiv gekoppelt, über die andere Diagonale kann eine Gleich- oder Wechselspannung angelegt werden. Mithilfe dieses Aufbaus konnte der Einfluss einer dipolaren Wechselwirkung zwischen den Tunnelsystemen auf die dielektrische Funktion für das optische Glas N-BK7 und die Polymergläser Polyethylenterephthalat und Polyvinylacetat nachgewiesen werden. Insbesondere die Probe Polyvinylacetat mit ihren polaren Seitengruppen weist eine außergewöhnlich starke Wechselwirkung auf, was das Tieftemperaturverhalten dieser Probe zu dominieren scheint.

The low temperature properties of amorphous solids are governed by atomic tunneling systems. Many properties of glasses at low temperatures can be described by the phenomenological standard tunneling model based thereon. In earlier measurements of the dielectric permittivity at several kHz, an instant increase and a following decrease of the dielectric function in time has been seen upon application of a strong electric dc bias field. This behavior can only be understood with an expansion of the standard tunneling model, which involves the dipolar interaction between tunneling systems.

In a novel LC resonator the samples are arranged in the plate capacitors as dielectrics in a Wheatstone bridge-like circuit. The samples can be biased with an electric field which is separated from the excitation or readout line. The readout line is inductively coupled to one of the bridge diagonals. The other diagonal is used to apply dc or ac bias voltage. This setup allowed for the detection of the influence of the dipolar interaction between tunneling systems on the dielectric function for the optical glass N-BK7 and the polymer glasses polyvinyl acetate and polyethylene terephthalate. Particularly the sample polyvinyl acetate with its polar side groups shows an extraordinary strong interaction, which seems to dominate the low temperature behavior.