Neuspořádaný systém je kondenzovaný makroskopický systém , ve kterém neexistuje řád v uspořádání částic na velké vzdálenosti. Mezi neuspořádané systémy patří zejména kapaliny , amorfní a skelné látky. Navzdory absenci řádu na dlouhé vzdálenosti lze v takových systémech zachovat řád na krátké vzdálenosti [1] .
Důležitou zákonitostí neuspořádaných systémů je vlastnost průměrné prostorové homogenity a absence korelace mezi hodnotami veličin charakterizujících neuspořádanost systému v bodech nekonečně vzdálených od sebe. Důsledkem toho je samoprůměrování konkrétních rozsáhlých veličin. Právě tyto veličiny charakterizují experimentálně pozorované fyzikální vlastnosti neuspořádaných systémů.
Fyzika neuspořádaných systémů je jedním z nejdůležitějších odvětví fyziky kondenzovaných látek .
Ideální krystal , který se obecně skládá z atomů několika druhů, se vyznačuje jak geometrickou pravidelností polohy všech atomů ( translační symetrie ), tak pravidelností uspořádání atomů různého druhu (kompoziční pořadí). S ohledem na to lze v neuspořádaných systémech rozlišit dva možné typy poruch.
1. Porucha kompozice.
V případě kompozičního neuspořádanosti je zachována translační symetrie , ale je narušeno pravidelné uspořádání atomů různých typů. Tento typ poruchy se běžně nazývá kompoziční. Příkladem může být binární kovová slitina, v jejíchž místech mřížky mohou být s určitou pravděpodobností umístěny atomy toho či onoho druhu .
2. Porucha translace.
V případě translační poruchy neexistuje translační symetrie rámce, tj. neexistuje řád na dlouhé vzdálenosti, ačkoli je zachován řád na krátké vzdálenosti. Tento typ poruchy se někdy nazývá strukturální nebo topologická porucha . Například ve strukturách s tetraedrickou koordinací může být nepřítomnost řádu na dlouhé vzdálenosti způsobena náhodným uspořádáním jednotlivých čtyřstěnů , které se liší od jejich správného uspořádání v krystalu.
V neuspořádaných systémech může být porušení řádu na dlouhé vzdálenosti způsobeno kompozičním, translačním nebo oběma typy poruch.
Kvůli absenci řádů na dlouhé vzdálenosti nelze přímo použít matematický aparát vyvinutý pro krystaly k popisu fyzikálních vlastností neuspořádaných systémů. Přísně vzato, většina neuspořádaných systémů je v termodynamicky nerovnovážném stavu . Nicméně pro neuspořádané systémy téměř vždy existuje relativně rigidní rámec, který se skládá z atomů a iontů , proti kterým je dynamika rychlých stupňů volnosti - vodivostní elektrony, fonony s dlouhými vlnami atd. velká ve srovnání s charakteristickou dobou rychlého procesy. Například v kovové kapalině jsou polohy iontů v každém časovém okamžiku v rovnováze pro světlo, a tedy i pohyblivé vodivé elektrony.
Elektrické a optické vlastnosti neuspořádaných systémů jsou z velké části dány vlastnostmi společnými všem neuspořádaným systémům – absencí prostorové periodicity potenciální energie nosičů náboje a přítomností náhodného pole v ní [2] . V moderní fyzice neuspořádaných systémů je důležitý postoj k lokalizaci elektronů v takových systémech. Vychází ze základních představ o energetickém spektru, kinetických a dalších elektronických jevech v takových systémech. Tento postoj poprvé formuloval F. Anderson v roce 1958 [3] a později jej rozvinul N. Mott , který formuloval základní zákony elektronické teorie neuspořádaných systémů [4] .
V neuspořádaných systémech se potenciál elektrického pole , ve kterém se elektrony pohybují, mění náhodně. Elektrony, jejichž energie je menší než maximální hodnota potenciálu, jsou lokalizovány v potenciálových jamkách tvořených náhodným polem. Pokud je délka lokalizace malá ve srovnání se vzdáleností mezi lokalizačními centry, může být elektron z potenciálové jámy přenesen tepelnými vibracemi atomů do sousední potenciálové jámy, ve které mohou existovat lokalizované stavy s podobnými energiemi. Tento přenos elektronů se nazývá hopping transport a je realizován např. v amorfních polovodičích. Dalším rysem přenosu elektronů v neuspořádaném prostředí je existence kritické koncentrace nečistot, při které se vodič při nulové teplotě mění v dielektrikum . Neuspořádaná média také vykazují kvantově mechanické jevy, které nejsou charakteristické pro krystaly, zejména jevy slabé lokalizace a mezielektronické interference, které mimo jiné vedou k tomu, že se v takových materiálech objevuje negativní magnetorezistence , anomální chování elektrického odporu s teplotou , zvýšení intenzity zpětného rozptylu světla v koloidních roztocích (slabá lokalizace elektromagnetických vln [5] ) atp.