KIP-Veröffentlichungen

Viele Eigenschaften amorpher Festkörper werden bei tiefen Temperaturen durch
atomare Tunnelsysteme bestimmt. Aufgrund der im Gegensatz zu Gläsern wohlbekannten
mikroskopischen Struktur und ihres einfachen Aufbaus, spielen dotierte
Alkalihalogenidkristalle wie KCl:Li eine wichtige Rolle bei der Untersuchung
von Tunnelsystemen. Trägt das Tunnelteilchen ein elektrisches Kernquadrupolmoment,
so wird dadurch eine Feinaufspaltung der Tunnelniveaus hervorgerufen.
In Polarisationsechoexperimenten manifestieren sich die Energieaufspaltungen
in Form einer charakteristischen Quantenschwebung, die den Zerfallskurven
der Echoamplitude überlagert ist und bewirken außerdem deren Abhängigkeit von
magnetischen Feldern. In der vorliegenden Arbeit wurden Experimente dieser Art
an KCl:⁶Li und KCl:⁷Li, sowie numerische, auf dem mikroskopischen Modell der
Tunnelsysteme in diesem Kristall basierende, Berechnungen durchgeführt. Zur
Erklärung des Fehlens eines Isotopeneffekts beim Vergleich der beiden Proben,
wird ein Modell entwickelt, das die Wechselwirkung zwischen den Li-Defekten
und den Ionen des Wirtskristalls berücksichtigt und durch die experimentellen
Daten gut bestätigt wird. Die direkte Umgebung der Li⁺-Defekte muss dann als
Teil des Tunnelsystems angesehen werden, wobei dessen Kerneigenschaften durch
die K⁺- und Cl^--Ionen in nächster Nachbarschaft dominiert werden.

At very low temperatures, the properties of amorphous solids are dominated by
atomic tunneling systems. Due to their simple and microscopically well known
strucuture, doped alkali halides, such as KCl:Li, can be regarded as model systems
and often play an important role in investigating the behaviour of tunneling
systems. If the tunneling particle carries a nuclear quadrupole moment, a splitting
of the tunneling levels will occur. In polarization echo experiments, these
energy-splittings lead to a dephasing mechanism, which manifests in a quantum
beating of the decay and a magnetic field dependency of the echo amplitude. In
the current study, further measurements on KCl:⁶Li and KCl:⁷Li, as well as numerical
calculations based on a microscopic model of KCl:Li, have been performed.
In order to explain the absence of an expected isotope effect when comparing
both samples, a model taking the interaction between the Li⁺-defect and the surrounding
ions of the host crystal is developed, leading to a good agreement with
experimental results. Therefore the environment of the Li-ion must be regarded
as part of the tunneling system, which nuclear properties are dominated by the
near neighbour K⁺- and Cl^--ions.