Dynamics of Glassy, Crystalline and Liquid Ionic Conductors: Experiments, Theories, Simulations

این کتاب در مورد فیزیک دینامیک یونها در مواد مختلف رسانای یونی و کاربردهایی از جمله تولید و ذخیره انرژی الکتریکی بحث می کند. تکنیک‌های تجربی برای اندازه‌گیری‌ها و خصوصیات، شبیه‌سازی‌های دینامیک مولکولی، تئوری‌های دینامیک یون، و کاربردها همگی توسط نویسندگان، که در زمینه‌های خود متخصص هستند، مورد بررسی قرار گرفته‌اند. تکنیک‌های آزمایشی اندازه‌گیری و توصیف دینامیک یون‌ها در هادی‌های یونی شیشه‌ای، کریستالی و مایع با هدف دوگانه معرفی خواننده با فعالیت‌های تجربی میدان و آماده‌سازی خواننده برای درک مقادیر فیزیکی حاصل از آزمایش‌ها معرفی شده‌اند. . این تکنیک‌های تجربی شامل کالری‌سنجی، آرامش رسانایی، رزونانس مغناطیسی هسته‌ای، پراکندگی نور، پراکندگی نوترون و غیره است. روش‌های شبیه‌سازی دینامیک مولکولی معرفی شده‌اند تا به خواننده آموزش دهند تا از این تکنیک برای کاربردهای عملی برای مسائل خاص استفاده کند. نتایج پویایی یون‌ها را در مورد برخی از مسائل که توسط آزمایش‌ها قابل دسترسی نیستند، روشن می‌کند. خواص دینامیک یون در هادی‌های یونی شیشه‌ای، کریستالی و مایع که توسط آزمایش‌ها و شبیه‌سازی‌ها ایجاد شده‌اند، جهانی هستند، یعنی مستقل از ساختار فیزیکی و شیمیایی هادی یونی تا زمانی که برهمکنش یون-یون عامل غالب است. علاوه بر این، این ویژگی‌های جهانی دینامیک یون نسبت به سایر سیستم‌های برهمکنش پیچیده از جمله کلاس بزرگ مواد تشکیل دهنده شیشه با یا بدون رسانایی یونی هم‌شکلی هستند. با پوشش مفاهیم اساسی، نظریه‌ها/مدل‌ها، تکنیک‌ها و داده‌های تجربی، شبیه‌سازی‌های دینامیک مولکولی. و ارتباط آنها با هم، دینامیک هادی های یونی شیشه ای، کریستالی و مایع برای بسیاری در زمینه های تحقیقاتی پایه و کاربردی از جوامع گسترده و متنوع فیزیکدانان ماده چگال، شیمی دانان، دانشمندان مواد مورد توجه بسیاری خواهد بود. و مهندسان این کتاب همچنین مبانی مقدماتی را برای این رشته ارائه می‌کند و به گونه‌ای نوشته شده است که می‌توان از آن برای تدریس دروس در مقاطع کارشناسی یا کارشناسی ارشد در موسسات دانشگاهی استفاده کرد.

This book discusses the physics of the dynamics of ions in various ionically conducting materials, and applications including electrical energy generation and storage. The experimental techniques for measurements and characterization, molecular dynamics simulations, the theories of ion dynamics, and applications are all addressed by the authors, who are experts in their fields. The experimental techniques of measurement and characterization of dynamics of ions in glassy, crystalline, and liquid ionic conductors are introduced with the dual purpose of introducing the reader to the experimental activities of the field, and preparing the reader to understand the physical quantities derived from experiments. These experimental techniques include calorimetry, conductivity relaxation, nuclear magnetic resonance, light scattering, neutron scattering, and others. Methods of molecular dynamics simulations are introduced to teach the reader to utilize the technique for practical applications to specific problems. The results elucidate the dynamics of ions on some issues that are not accessible by experiments. The properties of ion dynamics in glassy, crystalline and liquid ionic conductors brought forth by experiments and simulations are shown to be universal, i.e. independent of physical and chemical structure of the ionic conductor as long as ion-ion interaction is the dominant factor. Moreover these universal properties of ion dynamics are shown to be isomorphic to other complex interacting systems including the large class of glass-forming materials with or without ionic conductivity.By covering the basic concepts, theories/models, experimental techniques and data, molecular dynamics simulations, and relating them together, Dynamics of Glassy, Crystalline and Liquid Ionic Conductors will be of great interest to many in basic and applied research areas from the broad and diverse communities of condensed matter physicists, chemists, materials scientists and engineers. The book also provides the fundamentals for an introduction to the field and it is written in such a way that can be used for teaching courses either at the undergraduate or graduate level in academic institutions.