Фізичні методи дослідження процесів самоорганізації

Із сказаного випливає, що досліджувати явища самоорганізації можна різними методами: хімічними, фізичними, біологічними. Все залежить від того, яка система досліджується і яка природа зовнішнього силового поля, що діє на неї.

Якщо мова йде про фізичні системи, то створення впорядкованих структур дефектів на будь-якому ієрархічному рівні не зможе не відбитись на відповідних структурно-чутливих властивостях, які «реагують» на такий рівень дефектів: наприклад, низькочастотне внутрішнє тертя – на зміну дислокаційної структури, а диференційний термічний аналіз – на упорядкування кластерів.

При виборі фізичних методів дослідження процесів самоорганізації слід враховувати також, що утворення дисипативних структур у сильно нерівноважних системах, по-перше, потребує енергії, яку система черпає із зовнішнього силового поля (механічного, електричного, магнітного і т. д.), тобто, досліджуючи поглинання енергії (механічної, електричної, магнітної) тим чи іншим способом, можна досліджувати цей процес. По-друге, в процесі самоорганізації відбувається зміна стану дефектних підсистем кристалів, що не може не «відбитись» на структурно чутливих властивостях. По-третє, процеси фрагментації кристалів під дією зовнішніх силових полів протікають за схемою «зсув+поворот», а це означає, що перевагу серед усіх доступних методів досліджень за певних умов слід віддати тим, в яких ця схема закладена генетично (наприклад дослідження поглинання пружної енергії методом низькочастотного крутильного маятника). Можна очікувати, що він буде стимулювати процеси самоорганізації вже під час вимірювання низькочастотного внутрішнього тертя.

Добре відомо, що метод внутрішнього тертя володіє високою чутливістю до змін у структурі як на атомному (атоми та їх комплекси), так і на дислокаційному рівні (дислокації та їх дислокаційні атмосфери). Так, дослідження амплітудних залежностей ВТ (АЗВТ) і пружних модулів дозволяє вивчати стан дислокаційно-домішкової системи (оцінювати густину дислокацій, розміри дислокаційної сітки, кількість дефектів у дислокаційній атмосфері тощо), а проведення амплітудно-кінетичних досліджень ВТ дозволяє вивчати еволюцію дислокаційно-домішкових атмосфер. Більше того, попередні дослідження, проведені в цьому напрямку, показали, що метод низькочастотного внутрішнього тертя можна успішно використати для дослідження процесів самоорганізації в системі «дислокація-дислокаційна атмосфера» у сплавах Al-Cu. У таких системах часові залежності ВТ циклічно деформованих зразків мають характерний осцилюючий характер (рис. 4.2).