{"id":1922,"date":"2024-03-07T10:55:32","date_gmt":"2024-03-07T10:55:32","guid":{"rendered":"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/?page_id=1922"},"modified":"2024-03-08T14:22:16","modified_gmt":"2024-03-08T14:22:16","slug":"wplyw-oddzialywan-dipol-dipol","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/index.php\/wplyw-oddzialywan-dipol-dipol\/","title":{"rendered":"<span style=\"color: #ffffff;\"> Wplyw oddzialywan dipol-dipol<\/span>"},"content":{"rendered":"\t\t<div data-elementor-type=\"wp-page\" data-elementor-id=\"1922\" class=\"elementor elementor-1922\">\n\t\t\t\t\t\t<section class=\"elementor-section elementor-top-section elementor-element elementor-element-9d45ba3 elementor-section-full_width elementor-section-stretched animated-slow elementor-section-height-default elementor-section-height-default elementor-invisible\" data-id=\"9d45ba3\" data-element_type=\"section\" data-settings=\"{&quot;stretch_section&quot;:&quot;section-stretched&quot;,&quot;background_background&quot;:&quot;classic&quot;,&quot;animation&quot;:&quot;fadeInUp&quot;,&quot;animation_delay&quot;:0}\">\n\t\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-container elementor-column-gap-default\">\n\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-column elementor-col-100 elementor-top-column elementor-element elementor-element-3a533a3\" data-id=\"3a533a3\" data-element_type=\"column\">\n\t\t\t<div class=\"elementor-widget-wrap elementor-element-populated\">\n\t\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-39078f5 elementor-widget elementor-widget-text-editor\" data-id=\"39078f5\" data-element_type=\"widget\" data-widget_type=\"text-editor.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t<p><span style=\"color: #333333;\"><strong>Wp\u0142yw oddzia\u0142ywa\u0144 dipol-dipol na odpowied\u017a dielektryczn\u0105 cieczy przech\u0142odzonych \u2013 symulacje komputerowe i badania eksperymentalne<\/strong><\/span><\/p><p>\u00a0<\/p>\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-f44340c elementor-widget elementor-widget-text-editor\" data-id=\"f44340c\" data-element_type=\"widget\" data-widget_type=\"text-editor.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t<figure id=\"attachment_1953\" aria-describedby=\"caption-attachment-1953\" style=\"width: 750px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-1953 size-large\" src=\"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/1-1024x368.png\" alt=\"\" width=\"750\" height=\"270\" srcset=\"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/1-1024x368.png 1024w, https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/1-300x108.png 300w, https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/1-768x276.png 768w, https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/1.png 1035w\" sizes=\"(max-width: 750px) 100vw, 750px\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-1953\" class=\"wp-caption-text\">Rys. 1. Schemat pogl\u0105dowy uk\u0142adu do pomiaru relaksacji dielektrycznej w domenie cz\u0119stotliwo\u015bciowej<\/figcaption><\/figure><p>Do badania dynamiki molekularnej cieczy szk\u0142otw\u00f3rczych powszechnie wykorzystuje si\u0119 metod\u0119 relaksacji dielektrycznej. Rysunek 1 wyja\u015bnia ide\u0119 pomiaru metod\u0105 relaksacji dielektrycznej w domenie cz\u0119stotliwo\u015bciowej.<\/p><p>Do kondensatora pomiarowego wype\u0142nionego badanym materia\u0142em przy\u0142\u0105cza si\u0119 z generatora napi\u0119cia sinusoidalne napi\u0119cie elektryczne o zmiennej cz\u0119stotliwo\u015bci, kt\u00f3re wewn\u0105trz kondensatora wytwarza zmienne pole elektryczne.\u00a0 Skutkiem przy\u0142o\u017conego do ok\u0142adek kondensatora napi\u0119cia jest przep\u0142yw przez niego zmiennego pr\u0105du elektrycznego. Znaj\u0105c\/mierz\u0105c zespolone warto\u015bci obu wielko\u015bci, tj.: <em>U*<\/em> i <em>I*<\/em> mo\u017cna w prosty spos\u00f3b wyznaczy\u0107 zespolon\u0105 impedancj\u0119 elektryczn\u0105 badanej pr\u00f3bki.\u00a0 Z kolei zespolona impedancja elektryczna jest zwi\u0105zana z zespolon\u0105 przenikalno\u015bci\u0105 dielektryczn\u0105 przy pomocy odpowiednich relacji.<\/p>\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-535ea0d elementor-widget elementor-widget-text-editor\" data-id=\"535ea0d\" data-element_type=\"widget\" data-widget_type=\"text-editor.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t<figure id=\"attachment_1968\" aria-describedby=\"caption-attachment-1968\" style=\"width: 512px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/2-1.png\" alt=\"\" width=\"512\" height=\"392\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-1968\" class=\"wp-caption-text\">Rys. 2. Cz\u0119stotliwo\u015bciowe zale\u017cno\u015bci strat dielektrycznych dla kilku wybranych temperatur zmierzone w PC.<\/figcaption><\/figure><figure id=\"attachment_1975\" aria-describedby=\"caption-attachment-1975\" style=\"width: 512px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/3.png\" alt=\"\" width=\"512\" height=\"392\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-1975\" class=\"wp-caption-text\">Rys. 3. Temperaturowa zale\u017cno\u015b\u0107 czas\u00f3w relaksacji strukturalnej wykre\u015blona w funkcji odwrotno\u015bci temperatury. Linia przerywana reprezentuje zale\u017cno\u015b\u0107 arrheniusowsk\u0105.<\/figcaption><\/figure><p>Znajomo\u015b\u0107 cz\u0119stotliwo\u015bciowej zale\u017cno\u015bci zespolonej przenikalno\u015bci elektrycznej (tzw. widm dielektrycznych) jest kluczowa z punku widzenia badania zachowania dynamiki molekularnej wspomnianych ju\u017c cieczy szk\u0142otw\u00f3rczych. Na rysunku 2 zaprezentowano przyk\u0142adowe widma dielektryczne, kt\u00f3re zarejestrowano dla PC w kilku r\u00f3\u017cnych temperaturach. Otrzymane widma dielektryczne mo\u017cna mi\u0119dzy innymi wykorzysta\u0107 do wyznaczenia warto\u015bci czasu relaksacji strukturalnej, kt\u00f3ry\u00a0 zdefiniowany jest jako odwrotno\u015b\u0107 cz\u0119stotliwo\u015bci po\u0142o\u017cenia maksimum strat dielektrycznych. Zatem mo\u017cemy okre\u015bli\u0107 eksperymentalnie w jaki spos\u00f3b dynamika strukturalna ewoluuje ze zmian\u0105 temperatury.\u00a0 Warto w tym miejscu doda\u0107, \u017ce jeste\u015bmy tak\u017ce w stanie\u00a0 bada\u0107 wp\u0142yw ci\u015bnienia na zachowanie dynamiki molekularnej. Temperaturowa zale\u017cno\u015b\u0107 czas\u00f3w relaksacji strukturalnej dla PC zosta\u0142a pokazana na rysunku 3. Mo\u017cna zaobserwowa\u0107, \u017ce czasy relaksacji strukturalnej coraz bardziej odbiegaj\u0105 od zale\u017cno\u015bci Arrheniusowskiej wraz z obni\u017caniem temperatury. Taki charakter temperaturowej zale\u017cno\u015bci czas\u00f3w relaksacji strukturalnej okre\u015bla si\u0119 mianem nie-Arrheniusowskiego lub super-Arrheniusowskiego zachowania i jest to cecha charakterystyczna zachowania dynamiki strukturalnej niemal wszystkich cieczy szk\u0142otw\u00f3rczych. Drugim bardzo wa\u017cnym aspektem dotycz\u0105cym\u00a0 widm dielektrycznych jest kszta\u0142t krzywej absorpcyjnej zwi\u0105zanej \u00a0z procesem relaksacji strukturalnej. Krzywe absorbcyjne, kt\u00f3re zosta\u0142y zarejestrowane w okolicy temperatury przej\u015bcia szklistego \u00a0z regu\u0142y nie mog\u0105 by\u0107 opisane prostym r\u00f3wnaniem Debye\u2019a &#8211; nie-Debye\u2019owski charakter dielektrycznej funkcji odpowiedzi uznaje si\u0119 za drug\u0105 charakterystyczn\u0105 cech\u0105 zachowania dynamiki strukturalnej cieczy w trakcie procesu witryfikacji.<\/p><p>Aby opisa\u0107 stopie\u0144 odej\u015bcia od zachowania debayowskiego, widma dielektryczne \u03b5* s\u0105 cz\u0119sto analizowane przy pomocy r\u00f3wnania KWW <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" style=\"color: var(--global--color-primary); font-family: var(--global--font-secondary); font-size: var(--global--font-size-base);\" src=\"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/Zrzut-ekranu-2024-03-7-o-13.41.20.png\" alt=\"\" width=\"279\" height=\"63\" \/>, kt\u00f3re wykorzystuje si\u0119 do opisu kszta\u0142t\u00a0 procesu relaksacji strukturalnej<span style=\"background-color: var(--global--color-background); color: var(--global--color-primary); font-family: var(--global--font-secondary); font-size: var(--global--font-size-base);\">.<\/span> <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" style=\"background-color: var(--global--color-background); color: var(--global--color-primary); font-family: var(--global--font-secondary); font-size: var(--global--font-size-base);\" src=\"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/Zrzut-ekranu-2024-03-7-o-13.35.27-300x47.png\" alt=\"\" width=\"300\" height=\"47\" \/>.<\/p><p>Wyst\u0119puj\u0105cy w tym r\u00f3wnaniu parametr \u03b2<sub>KWW<\/sub>, kt\u00f3ry mo\u017ce zmienia\u0107 si\u0119 \u00a0w zakresie od 1 do 0, odzwierciedla kszta\u0142t widma relaksacyjnego. Je\u015bli jego warto\u015b\u0107 r\u00f3wna si\u0119 jedno\u015bci w\u00f3wczas \u00a0funkcja KWW\u00a0 jest to\u017csama z r\u00f3wnaniem Debye\u2019a. Natomiast, gdy maksyma absorpcyjne s\u0105 szersze od procesu debye\u2019owskiego \u00a0w\u00f3wczas wyk\u0142adnik beta przyjmuje warto\u015bci mniejsze od jedno\u015bci i jego warto\u015b\u0107 b\u0119dzie male\u0107 w miar\u0119 zwi\u0119kszania si\u0119 szeroko\u015bci po\u0142\u00f3wkowej krzywej relaksacyjnej. Analizuj\u0105c kszta\u0142t dielektrycznych widm absorpcyjnych w okolicy temperatury zeszklenia dla oko\u0142o stu r\u00f3\u017cnych cieczy van der walsowskich wykazano, \u017ce istnieje wyra\u017ana korelacja mi\u0119dzy kszta\u0142tem procesu relaksacji strukturalnej opisanym przy pomocy wyk\u0142adnika \u03b2<sub>KWW<\/sub>, a warto\u015bci\u0105 inkrementu dielektrycznego, kt\u00f3ry odzwierciedla polarno\u015b\u0107 danej cieczy. Zgodnie ze wspomnian\u0105 korelacj\u0105 dielektryczne pasma absorpcyjne odpowiadaj\u0105ce relaksacji strukturalnej b\u0119d\u0105 zw\u0119\u017ca\u0107 si\u0119 wraz ze wzrostem warto\u015bci momentu dipolowego moleku\u0142y, kt\u00f3ra konstytuuje badan\u0105 ciecz. Mo\u017cna zaobserwowa\u0107, \u017ce parametr \u03b2<sub>KWW<\/sub> zmienia si\u0119 w zakresie od ok. 0.5 do 0.9 co w przybli\u017ceniu odpowiada zmianie warto\u015bci dekrementu dielektrycznego w granicach od 0.1 do 220.<\/p>\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-0dfa938 elementor-widget elementor-widget-text-editor\" data-id=\"0dfa938\" data-element_type=\"widget\" data-widget_type=\"text-editor.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t<p>Istot\u0105 metody relaksacji dielektrycznej (spektroskopii dielektrycznej) jest badanie dynamiki molekularnej zwi\u0105zanej z jednym konkretnym aspektem ruchu molekularnego, mianowicie molekularn\u0105 reorientacj\u0105. Jest to mo\u017cliwe wskutek oddzia\u0142ywania pola elektrycznego z momentem dipolowym moleku\u0142y. Proces reorientacji moleku\u0142 mo\u017cna tak\u017ce \u201eobserwowa\u0107\u201d przy pomocy innych metod eksperymentalnych takich jak dynamiczne rozpraszanie \u015bwiat\u0142a czy j\u0105drowy rezonans magnetyczny. Obie metody s\u0105 tak\u017ce szeroko wykorzystywane do badania procesu relaksacji strukturalnej w r\u00f3\u017cnego typu cieczach szk\u0142otw\u00f3rczych. O ile obie metody daj\u0105 w zasadzie sp\u00f3jne wyniki z wynikami z pomiar\u00f3w dielektrycznych w zakresie temperaturowych charakterystyk czas\u00f3w relaksacji strukturalnej, to w przypadku zachowania kszta\u0142tu funkcji odpowiedzi zauwa\u017cono du\u017ce rozbie\u017cno\u015bci. Zar\u00f3wno widma uzyskane z pomiar\u00f3w DLS jak i NMR maj\u0105 quasi uniwersalny charakter.\u00a0 To znaczy, \u017ce funkcje odpowiedzi zwi\u0105zane z procesem relaksacji strukturalnej dla r\u00f3\u017cnych typ\u00f3w cieczy maj\u0105 praktycznie ten sam kszta\u0142t. Na podstawie analizy tych widma przy pomocy funkcji KWW wykazano, \u017ce wyk\u0142adnik \u03b2<sub>KWW<\/sub> przyjmuje praktycznie sta\u0142\u0105 warto\u015b\u0107, kt\u00f3ra wynosi ok. 0.5. Zatem kszta\u0142t widm pochodz\u0105cych z pomiar\u00f3w DLS i NMR mo\u017ce r\u00f3\u017cni\u0107 si\u0119 znacz\u0105co od tych zarejestrowanych przy pomocy spektroskopii dielektrycznej. Wspomniana rozbie\u017cno\u015b\u0107 pog\u0142\u0119bia si\u0119 ze wzrostem polarno\u015bci danej substancji, poniewa\u017c jak ju\u017c wcze\u015bniej zauwa\u017cono, widma dielektryczne bardzo polarnych cieczy maj\u0105 prawie debye\u2019owski \u00a0kszta\u0142t. Natomiast te rozbie\u017cno\u015bci nie wyst\u0119puj\u0105 w przypadku bardzo s\u0142abo polarnych cieczy.<\/p><p>Na podstawie \u00a0wynik\u00f3w analizy por\u00f3wnawczej widm zmierzonych przy pomocy trzech komplementarnych technik badawczych (BDS, DLS i NMR), kt\u00f3re wszystkie \u015bledz\u0105 reorientacje moleku\u0142, wy\u0142ania si\u0119 bardzo wa\u017cne pytanie: <em>Dlaczego kszta\u0142t widm dielektrycznych reprezentuj\u0105cych proces relaksacji strukturalnej zmienia si\u0119 tak silnie ze zmian\u0105 polarno\u015bci badanej substancji?<\/em><\/p>\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-0306b57 elementor-widget elementor-widget-text-editor\" data-id=\"0306b57\" data-element_type=\"widget\" data-widget_type=\"text-editor.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t<p>Punktem wyj\u015bcia do rozwi\u0105zania tego problemu jest analiza funkcji korelacji makroskopowego momentu dipolowego <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-full wp-image-2086\" src=\"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/Zrzut-ekranu-2024-03-7-o-14.02.45.png\" alt=\"\" width=\"171\" height=\"54\" \/>, kt\u00f3ra wi\u0105\u017ce si\u0119 z zespolon\u0105 przenikalno\u015b\u0107 elektryczn\u0105 poprzez transformat\u0119 Laplace\u2019a <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-medium wp-image-2087\" src=\"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/Zrzut-ekranu-2024-03-7-o-14.03.34-300x53.png\" alt=\"\" width=\"300\" height=\"53\" srcset=\"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/Zrzut-ekranu-2024-03-7-o-14.03.34-300x53.png 300w, https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/Zrzut-ekranu-2024-03-7-o-14.03.34.png 306w\" sizes=\"(max-width: 300px) 100vw, 300px\" \/>.<\/p><p>Bior\u0105c pod uwag\u0119, \u017ce makroskopowy moment dipolowy wyra\u017ca si\u0119 przez sum\u0119 wszystkich moment\u00f3w dipolowych moleku\u0142, funkcj\u0119 \u03a6(t) mo\u017cemy zapisa\u0107 w nast\u0119puj\u0105cej formie: <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-full wp-image-2088\" src=\"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/Zrzut-ekranu-2024-03-7-o-14.04.43.png\" alt=\"\" width=\"269\" height=\"64\" \/><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-medium wp-image-2090\" src=\"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/Zrzut-ekranu-2024-03-7-o-14.06.27-300x49.png\" alt=\"\" width=\"300\" height=\"49\" srcset=\"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/Zrzut-ekranu-2024-03-7-o-14.06.27-300x49.png 300w, https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/Zrzut-ekranu-2024-03-7-o-14.06.27.png 389w\" sizes=\"(max-width: 300px) 100vw, 300px\" \/><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-full wp-image-2091\" src=\"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/Zrzut-ekranu-2024-03-7-o-14.07.01.png\" alt=\"\" width=\"158\" height=\"64\" \/>.<\/p><p>Pierwszy cz\u0142on w powy\u017cej sumie reprezentuje funkcj\u0119 korelacji w\u0142asnej (ang. self-correlation function) natomiast drugi cz\u0142on to funkcja korelacji wzajemnej (ang. cross-correlation function). Bardzo cz\u0119sto wyra\u017cano przekonanie, \u017ce dla prostych cieczy van der Waalsowskich nie wyst\u0119puj\u0105 \u017cadne korelacje wzajemne i dlatego drugi cz\u0142on mo\u017ce by\u0107 pomini\u0119ty, tzn. <em>\u03a6<sub>W<\/sub><\/em><em>(t)<\/em><em>\u2053<\/em><em>0<\/em>. Zgodnie\u00a0 tym przekonaniem nale\u017ca\u0142oby oczekiwa\u0107, \u017ce wszystkie widma dielektryczne cieczy typu van der Waals powinny odzwierciedla\u0107 wy\u0142\u0105cznie funkcj\u0119 korelacji w\u0142asnej.<\/p>\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-0e8bec3 elementor-widget elementor-widget-text-editor\" data-id=\"0e8bec3\" data-element_type=\"widget\" data-widget_type=\"text-editor.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t<p><span style=\"caret-color: #000000;\">Istniej\u0105 jednak pewne przes\u0142anki, \u017ce w przypadku cieczy polarnych nie mo\u017cna pomin\u0105\u0107 wk\u0142adu zwi\u0105zanego z korelacjami wzajemnymi. Co wi\u0119cej oczekuje si\u0119, \u017ce wk\u0142ad korelacji wzajemnych b\u0119dzie<\/span><\/p><p><span style=\"caret-color: #000000;\"> dominuj\u0105cy dla bardzo polarnych uk\u0142ad\u00f3w. Niestety nie spos\u00f3b udowodni\u0107 tej hipotezy bezpo\u015brednio\u00a0 na podstawie pomiar\u00f3w dielektrycznych, poniewa\u017c metoda relaksacji dielektrycznej nie pozwala mierzy\u0107 tych wk\u0142ad\u00f3w odr\u0119bnie. Jest to jednak mo\u017cliwe wykonuj\u0105c symulacje komputerowe dynamiki molekularnej, co zosta\u0142o opisane w naszej publikacji, kt\u00f3ra ukaza\u0142a si\u0119 w Physical Review Letters.<\/span><\/p><p>Symulacje komputerowe wykonano dla quasi-rzeczywistych moleku\u0142, kt\u00f3re sk\u0142ada\u0142y si\u0119 z czterech atom\u00f3w w\u0119gla po\u0142\u0105czonych w ten spos\u00f3b, \u017ce tworzy\u0142y struktur\u0119 rombu, tak jak to pokazano na rysunku 4.<\/p><figure id=\"attachment_2107\" aria-describedby=\"caption-attachment-2107\" style=\"width: 577px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/4.png\" alt=\"\" width=\"577\" height=\"218\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-2107\" class=\"wp-caption-text\">Rys. 4. Struktura moleku\u0142y dla kt\u00f3rej wykonano symulacje komputerowe.<\/figcaption><\/figure><p>Poniewa\u017c w eksperymencie symulacyjnym badano zjawisko zaniku wektora polaryzacji <em>P(t)=M(t)\/V<\/em> pr\u00f3bki po wy\u0142\u0105czeniu zewn\u0119trznego sta\u0142ego pola elektrycznego <em>E<\/em>, dlatego nasze moleku\u0142y by\u0142y obdarzone trwa\u0142ym momentem dipolowym <em>\u03bc<\/em>. Aby zbada\u0107 wp\u0142yw warto\u015bci momentu dipolowego na odpowied\u017a dielektryczn\u0105, przeprowadzono symulacje dla cz\u0105steczek s\u0142abo (<em>\u03bc<\/em><em>=0.4D<\/em>) i mocno polarnych (<em>\u03bc<\/em><em>=4D<\/em>). W rezultacie otrzymano pe\u0142n\u0105 zgodno\u015b\u0107 z obserwacjami eksperymentalnymi. To znaczy, \u017ce ze wzrostem polarno\u015bci kszta\u0142t funkcji odpowiedzi dielektrycznej zmienia si\u0119 w stron\u0119 bardziej eksponencjalnej (debye\u2019owskiej) zale\u017cno\u015bci. Zgodnie z rysunkiem 5, dla moleku\u0142 s\u0142abo polarnych wyk\u0142adnik <em>\u03b2<sub>KWW<\/sub><\/em> wynosi 0.7, podczas gdy dla mocno polarnych <em>\u03b2<sub>KWW<\/sub><\/em> =0.93.<\/p><figure id=\"attachment_2117\" aria-describedby=\"caption-attachment-2117\" style=\"width: 750px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/wynik1_tlo-3-1024x687.png\" alt=\"\" width=\"750\" height=\"503\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-2117\" class=\"wp-caption-text\">Rys. 5. Znormalizowana odpowied\u017a dielektryczna (kolor czarny) oraz makroskopowa funkcja autokorelacji ca\u0142kowitego momentu dipolowego uk\u0142adu (kolor zielony) dla modelowych system\u00f3w z\u0142o\u017conych ze s\u0142abo i silnie polarnych moleku\u0142 (Phys.Rev.Lett. 2022 129(2),025501)<\/figcaption><\/figure><p>Jednak\u017ce najwa\u017cniejszym wynikiem, kt\u00f3ry uzyskano z symulacji komputerowych by\u0142o udowodnienie, \u017ce w przypadku s\u0142abo polarnych moleku\u0142 kszta\u0142t funkcji odpowiedzi dielektrycznej jest w zasadzie to\u017csamy z funkcj\u0105 korelacji w\u0142asnej, podczas gdy dla mocno polarnych moleku\u0142 funkcja odpowiedzi dielektrycznej zdominowana jest przez wk\u0142ad od korelacji wzajemnych. Ponadto wykazano, \u017ce funkcja korelacji w\u0142asnych zanika szybciej ani\u017celi funkcja korelacji wzajemnych. Uzyskanie tych niezwykle wa\u017cnych wynik\u00f3w by\u0142o mo\u017cliwe wy\u0142\u0105cznie dlatego, \u017ce w przypadku symulacji komputerowych mo\u017cna odr\u0119bnie wyznaczy\u0107 (wyliczy\u0107) oba cz\u0142ony wyst\u0119puj\u0105ce w r\u00f3wnaniu <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/Zrzut-ekranu-2024-03-7-o-14.04.43.png\" alt=\"\" width=\"269\" height=\"64\" \/><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/Zrzut-ekranu-2024-03-7-o-14.07.01.png\" alt=\"\" width=\"158\" height=\"64\" \/>.<\/p><p>Zatem widmo dielektryczne cieczy polarnych zmierzone eksperymentalnie w domenie cz\u0119stotliwo\u015bciowej, kt\u00f3re odzwierciedla proces reorientacji ca\u0142ej moleku\u0142y (tzw. relaksacja strukturalna) mo\u017cna w og\u00f3lno\u015bci traktowa\u0107 jako z\u0142o\u017cenie dw\u00f3ch mod\u00f3w: wolniejszego zwi\u0105zanego z korelacjami wzajemnymi w badanym uk\u0142adzie i szybszego opisuj\u0105cego korelacje w\u0142asne.\u00a0 Takie zachowanie schematycznie zilustrowano na rysunku 6.<\/p><figure style=\"width: 480px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"\" src=\"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/6.png\" alt=\"\" width=\"480\" height=\"446\" \/><figcaption class=\"wp-caption-text\">Rys. 6. Dielektryczne widmo moleku\u0142 polarnych, kt\u00f3re odzwierciedla proces relaksacji strukturalnej, mo\u017cna traktowa\u0107 jako z\u0142o\u017cenie dw\u00f3ch mod\u00f3w: wolniejszego zwi\u0105zanego z korelacjami wzajemnymi i szybszego opisuj\u0105cego korelacje w\u0142asne.<\/figcaption><\/figure><div>Je\u015bli zatem za\u0142o\u017cy si\u0119, \u017ce funkcja korelacji wzajemnej ma kszta\u0142t quasi-debye\u2019owski, to \u0142atwo wyja\u015bni\u0107 zw\u0119\u017canie si\u0119 widm dielektrycznych ze wzrostem warto\u015bci polarno\u015bci moleku\u0142y.\u00a0 Tak dzieje si\u0119, poniewa\u017c wk\u0142ad modu odzwierciedlaj\u0105cego korelacje wzajemne zaczyna dominowa\u0107 w ca\u0142kowitej funkcji odpowiedzi dielektrycznej. Z kolei, gdy warto\u015b\u0107 momentu dipolowego jest bliska zeru, to w\u00f3wczas widmo dielektryczne to\u017csame jest funkcj\u0105 autokorelacji, kt\u00f3ra ma quasi-uniwersalny kszta\u0142t opisany wyk\u0142adnikiem\u00a0 <em>\u03b2<sub>KWW<\/sub><\/em> =0.5<\/div>\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-4b97096 elementor-widget__width-initial elementor-widget elementor-widget-text-editor\" data-id=\"4b97096\" data-element_type=\"widget\" data-widget_type=\"text-editor.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t<p>Istnienie obu mod\u00f3w charakteryzuj\u0105cych si\u0119 r\u00f3\u017cnymi skalami czasowymi, zosta\u0142o tak\u017ce potwierdzone eksperymentalnie wykonuj\u0105c eksperyment starzeniowy \u00a0opisany szczeg\u00f3\u0142owo w innej pracy, kt\u00f3ra ukaza\u0142a si\u0119 w Journal of Chemical Physics Letter. Ide\u0105 tego eksperymentu by\u0142o wykazanie, zak\u0142adaj\u0105c wolniejszy zanik\u00a0 funkcji korelacji wzajemnej ni\u017c w\u0142asnej, \u017ce nie mo\u017cna opisa\u0107 przy pomocy pojedynczej funkcji KWW <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone wp-image-2161 size-full\" style=\"color: var(--global--color-primary); font-family: var(--global--font-secondary); font-size: var(--global--font-size-base);\" src=\"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/Zrzut-ekranu-2024-03-8-o-11.57.45.png\" alt=\"\" width=\"292\" height=\"58\" \/>zmierzonej eksperymentalnie czasowej zale\u017cno\u015bci strat dielektrycznych \u03b5\u2019\u2019 dla wybranej cz\u0119stotliwo\u015bci pola mierz\u0105cego poni\u017cej temperatury zeszklenia. Natomiast oczekiwano, \u017ce powinna stanowi\u0107 superpozycj\u0119 dw\u00f3ch takich funkcji<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone wp-image-2154 size-medium\" style=\"background-color: var(--global--color-background); color: var(--global--color-primary); font-family: var(--global--font-secondary); font-size: var(--global--font-size-base);\" src=\"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/Zrzut-ekranu-2024-03-8-o-11.55.15-300x43.png\" alt=\"\" width=\"300\" height=\"43\" srcset=\"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/Zrzut-ekranu-2024-03-8-o-11.55.15-300x43.png 300w, https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/Zrzut-ekranu-2024-03-8-o-11.55.15.png 442w\" sizes=\"(max-width: 300px) 100vw, 300px\" \/><span style=\"background-color: var(--global--color-background); color: var(--global--color-primary); font-family: var(--global--font-secondary); font-size: var(--global--font-size-base);\">.\u00a0<\/span><span style=\"color: var( --e-global-color-text );\">Takiego zachowania naturalnie nale\u017cy spodziewa\u0107 si\u0119 tylko w przypadku pomiar\u00f3w cieczy mocno polarnych, co potwierdzaj\u0105 wyniki uzyskane dla fluorowanej pochodnej PC (FCP) i pokazane na rysunku 7.<\/span><\/p><p><span style=\"color: var( --e-global-color-text );\">Opis czasowej zale\u017cno\u015bci strat dielektrycznych zmierzonej w eksperymencie starzeniowym\u00a0 przy pomocy pojedynczej funkcji KWW jest w zupe\u0142no\u015bci wystarczaj\u0105cy, je\u015bli dotyczy s\u0142abo polarnych moleku\u0142. Tak rzeczywi\u015bcie jest na przyk\u0142ad w przypadku karwedilolu (patrz rysunek 8)<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-2315 \" src=\"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/7-1024x784.png\" alt=\"\" width=\"602\" height=\"461\" srcset=\"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/7-1024x784.png 1024w, https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/7-300x230.png 300w, https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/7-768x588.png 768w, https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/7-1536x1176.png 1536w, https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/7-2048x1568.png 2048w, https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/7-1568x1200.png 1568w\" sizes=\"(max-width: 602px) 100vw, 602px\" \/><\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-0fb99f7 elementor-widget__width-initial elementor-widget elementor-widget-text-editor\" data-id=\"0fb99f7\" data-element_type=\"widget\" data-widget_type=\"text-editor.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t<p>Jako podsumowanie nale\u017cy stwierdzi\u0107, \u017ce na podstawie symulacji komputerowych dynamiki molekularnej wykazali\u015bmy, \u017ce dla polarnych cieczy nie mo\u017cna pomin\u0105\u0107 wk\u0142adu do funkcji relaksacji dielektrycznej pochodz\u0105cych od korelacji wzajemnych. Co wi\u0119cej udowodniono, \u017ce\u00a0 dla silnie polarnych uk\u0142ad\u00f3w ten wk\u0142ad staje si\u0119 dominuj\u0105cy. Ponadto koncepcja, \u017ce odpowied\u017a dielektryczna polarnych cieczy zawiera dwa wk\u0142ady: wolniejszy zwi\u0105zany z korelacjami wzajemnymi oraz szybszy zale\u017cny od korelacji w\u0142asnych zosta\u0142a tak\u017ce po\u015brednio udowodniona na podstawie dielektrycznego eksperymentu starzeniowego.<\/p>\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Wp\u0142yw oddzia\u0142ywa\u0144 dipol-dipol na odpowied\u017a dielektryczn\u0105 cieczy przech\u0142odzonych \u2013 symulacje komputerowe i badania eksperymentalne \u00a0 Do badania dynamiki molekularnej cieczy szk\u0142otw\u00f3rczych powszechnie wykorzystuje si\u0119 metod\u0119 relaksacji dielektrycznej. Rysunek 1 wyja\u015bnia ide\u0119 pomiaru metod\u0105 relaksacji dielektrycznej w domenie cz\u0119stotliwo\u015bciowej. Do kondensatora pomiarowego wype\u0142nionego badanym materia\u0142em przy\u0142\u0105cza si\u0119 z generatora napi\u0119cia sinusoidalne napi\u0119cie elektryczne o zmiennej cz\u0119stotliwo\u015bci,&hellip; <a class=\"more-link\" href=\"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/index.php\/wplyw-oddzialywan-dipol-dipol\/\">Czytaj dalej <span class=\"screen-reader-text\"><span style=\"color: #ffffff;\"> Wplyw oddzialywan dipol-dipol<\/span><\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"parent":0,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"footnotes":""},"class_list":["post-1922","page","type-page","status-publish","hentry","entry"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/1922","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1922"}],"version-history":[{"count":233,"href":"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/1922\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":2318,"href":"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/1922\/revisions\/2318"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/maestro10.us.edu.pl\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1922"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}