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J. Phys. Colloques
Volume 50, Numéro C3, Mars 1989
5th Interdisciplinary Workshop Nonlinear Coherent Structures in Physics, Mechanics and Biological Systems
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| Page(s) | C3-3 - C3-10 | |
| DOI | https://doi.org/10.1051/jphyscol:1989301 | |
J. Phys. Colloques 50 (1989) C3-3-C3-10
DOI: 10.1051/jphyscol:1989301
PROTONIC CONDUCTIVITY : A NEW APPLICATION OF SOLITON THEORY
S.N. PNEVMATIKOS1 et G.P. TSIRONIS21 Research Center of Crete, PO Box 1527, GR-711 10 Heraklio, Crete, and University of the Aegean, GR-83200 Karlovassi, Samos, Greece
2 Institut for Nonlinear Science, R-002, and Department of Chemistry, B-040, University of California at San Diego, La Jolla, CA 92093, U.S.A.
Résumé
Nous proposons un model à deux sous-réseaux avec un potentiel de substrat doublement periodique pour décrire le transport protonique dans un reseau quasi-unidimensionel a liaison hydrogène. Le système discret est reduit à une equation continue du type "double Sine-Gordon" pour les protons et une equation differentielle simple pour les ions lourds. Les deux types de solutions pour les solitons kink à deux composantes correspondent aux défauts ioniques et orientationels (Bjerrum) respectivement. La reponse realiste de ces défauts solitoniques aux champs exterieurs fuit de ce système un excellent modèle pour décrire tant qualitativement que quantitativement la conductivité protonique des réseaux à liaisons hydrogène.
Abstract
We propose a two sublattice model with a doubly periodic on-site potential to describe the proton transport in hydrogen-bonded quasi-one-dimensional networks. The discrete system is reduced to a continuum double Sine-Gordon equation for the protonic part plus a simple differential equation for the heavy ion part. Its two-component kink solitons correspond to the ionic and Bjerrum defects. The correct response of these solitonic defects to an externally applied dc electric field makes this system an excellent model for qualitative and quantitative description of the protonic conductivity in hydrogen-bonded networks.