晶体固体中的声子与反常热膨胀行为

若干开放骨架化合物的反常热膨胀行为已利用非弹性中子散射与晶格动力学技术得到广泛研究。这些化合物涉及递增的结构复杂性与柔性，导致热膨胀系数增大并接近巨大值。在若干化合物中，中子非弹性散射实验对低能范围内声子的非谐性给出了定量估计，从而定量解释了观测到的热膨胀。发现非谐性比通常材料大一个数量级。晶格动力学计算正确预测了中子实验观测到的非谐性，并揭示了所涉及声子的总体性质。在呈现负热膨胀的化合物中，相关的声子能量相当低，直至 10 meV。在大多数化合物中，非谐声子遍布整个布里渊区，而在某些情况下特定声子局限于特定波矢。导致反常行为的特定声子性质在这些化合物中均不相同。这些声子通常涉及多面体单元的横向振动、摆动与内部畸变。本文综述了理解反常热膨胀行为的近期进展。