KCN, A Model system of translation rotation coupling in orientationally disordered crystals

Department of Physics, University of Antwerp, UIA 2610 Wilrijk, Belgium Center of Materials Science, National Bureau of Standards Washington D.C. 20234, USA.

Abstract

It is shown that the collective and local anomalous properties at the ferroelastic phase transition in the alkali-cyanides can be understood on the basis of a coupling between translational and rotational degrees of freedom. Previous microscopic theories based on bilinear coupling are extended by including fourth order terms : linear in molecular orientations but cubic in lattice displacements. These anharmonic contributions are found to be essential for a quantitative agreement between theory and experiment. The influence of lattice mediated interactions on the single particle orientational potential is studied. This effect favors local maxima in < 100 > directions of the orientational distribution function.

Résumé

On étudie les anomalies dans les propriétés collectives et locales près de la transition de phase ferroelastique dans les cyanures alkalins. Le couplage translation rotation est essentiel. Procédant au delà de théories précédentes basées sur un couplage bilinéaire, nous étudions l'effet des termes de couplage anharmoniques : du premier ordre dans les rotations et du troisième dans les translations. Ces termes sont essentiels pour obtenir un accord quantitatif avec l'expérience. On considère aussi l'influence des phénomènes collectifs sur les propriétés locales, en particulier sur le potentiel orientationel local.